JPH09203665A - Optical-fiber sensor system - Google Patents

Optical-fiber sensor system

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JPH09203665A
JPH09203665A JP1084996A JP1084996A JPH09203665A JP H09203665 A JPH09203665 A JP H09203665A JP 1084996 A JP1084996 A JP 1084996A JP 1084996 A JP1084996 A JP 1084996A JP H09203665 A JPH09203665 A JP H09203665A
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Riyoutaku Satou
陵沢 佐藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system, which can demodulate the signal including the physical quantity detected by an optical-fiber sensor without the effects of the fluctuation in frequency shift and the like, and can output the result. SOLUTION: A modulating-signal generator 10 outputs the sine wave signal having the angular frequency ω0 and a reset signal in synchronization with the sine wave signal. A light source 20 outputs the frequency modulated optical signal based on the sine wave signal from the generator 10. A frequency-shift measuring instrument 30 receives the optical signal from the light source 20, receives the reset signal from the generator 10 and obtains the signal indicating the maximum frequency shift νd of the optical signal from the reset signal. An interferometer 40 outputs the optical- intensity signal based on the phase difference between two optical fibers in accordance with the optical signal from the measuring instrument 30. An OE converter 50 outputs the electric signal I=A+Bcos [Ccos ω0 t+ϕ(t)] based on the optical intensity signal from the interferometer 40. A demodulator 60 receives the sine wave signal from the generator 10, receives the I signal from the converter 50 and receives the νd signal from the measuring instrument 30, obtains the signal of X=B<2> .J1 (C).J2 (C).ϕ(t) in accordance with the νd and the I signal, obtains the signal of Y=J1 (C).J2 (C) corresponding to the Νd and I signals, divided X by Y and outputs the signal of Z=B<2> .ϕ(t).

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバセンサシ
ステムに係り、とくにPGC (Phase Generated Carrier)
ホモダイン復調方式を用いた光ファイバセンサシステム
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber sensor system, and more particularly to a PGC (Phase Generated Carrier).
The present invention relates to an optical fiber sensor system using a homodyne demodulation method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、音圧、磁界などの物理量を光ファ
イバセンサにて検出し、この検出した物理量を復調する
には、A.Danderidge,A.B.Tveten and T.G.Giallorenz
i,"Homodyne demodulation scheme for fiber-optic se
nsors using phase generated carrier", IEEE J.Quant
um Electron.,Vol.QE-18,No.10,pp1647-1653(1982).に
示されたPGC ホモダイン復調方式がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, physical quantities such as sound pressure and magnetic field are detected by an optical fiber sensor, and the detected physical quantities are demodulated by A. Danderidge, ABTveten and TGGiallorenz.
i, "Homodyne demodulation scheme for fiber-optic se
nsors using phase generated carrier ", IEEE J.Quant
um Electron., Vol. QE-18, No. 10, pp1647-1653 (1982). There is a PGC homodyne demodulation method.

【0003】この文献によるPGC ホモダイン復調方式を
用いた光ファイバセンサシステムについて図13を用いて
説明する。光源20を構成するレーザの周波数は変調信号
発生器5から送られてくる変調信号により正弦波状に周
波数変調(FM)され、このFMされた光信号は光ファイバに
光路差を持たせた干渉計40に送られ、この干渉計40の光
強度信号はO/E 変換器50に送られ、O/E 変換器50からは
下記の(1) 式で表される電気信号が得られる。
An optical fiber sensor system using the PGC homodyne demodulation method according to this document will be described with reference to FIG. The frequency of the laser constituting the light source 20 is frequency-modulated (FM) in a sinusoidal wave by the modulation signal sent from the modulation signal generator 5, and the FM-generated optical signal is an interferometer in which an optical fiber has an optical path difference. The light intensity signal of the interferometer 40 is sent to the O / E converter 50, and an electric signal represented by the following equation (1) is obtained from the O / E converter 50.

【0004】 I=A+Bcos[Ccos ωot+φ(t)] ・・・・・・・・(1) C= 2πΔL nνd / c0 ・・・・・・・・(2) ここで、AはO/E 変換器50に入力する光の平均パワー、
BはO/E 変換器50に入力する光の平均パワーと干渉計を
通過した光のパワーと偏光状態で決まり、通常、定数と
して扱われる。ωo はレーザを変調している正弦波の角
周波数、φ(t)は干渉計40を通過した光の位相差で、検
出したい信号はここに含まれる。ΔLは干渉計40の光路
差、n は干渉計のアームとなる光ファイバの屈折率、ν
d はレーザの最大周波数偏移、c0は真空中での光速であ
る。
I = A + Bcos [Ccos ω o t + φ (t)] (1) C = 2πΔL nν d / c 0 (2) where A is the average power of the light input to the O / E converter 50,
B is determined by the average power of light input to the O / E converter 50, the power of light passing through the interferometer, and the polarization state, and is usually treated as a constant. ω o is the angular frequency of the sine wave that modulates the laser, φ (t) is the phase difference of the light that has passed through the interferometer 40, and the signal to be detected is included here. ΔL is the optical path difference of the interferometer 40, n is the refractive index of the optical fiber that is the arm of the interferometer, and ν
d is the maximum frequency shift of the laser, and c 0 is the speed of light in vacuum.

【0005】次に、O/E 変換器50の出力は復調処理器20
0 を構成する同期検波器62および64(乗算器とLPF )に
送られ、この検波器62はO/E 変換器50から送られてくる
信号のω0 の奇数次を抽出し、検波器64は偶数次の成分
を抽出する。1次の成分を抽出した場合、同期検波器62
からは下記の(3) 式で表される信号が得られ、また2次
の成分を抽出した場合、同期検波器64からは下記の(4)
式で表される信号が得られる。
Next, the output of the O / E converter 50 is the demodulation processor 20.
It is sent to the synchronous detectors 62 and 64 (multiplier and LPF) that make up 0, and this detector 62 extracts the odd order of ω 0 of the signal sent from the O / E converter 50, and the detector 64 Extracts even-order components. When the first-order component is extracted, the synchronous detector 62
The signal expressed by the following equation (3) is obtained from, and when the second-order component is extracted, the following (4) is obtained from the synchronous detector 64.
The signal represented by the equation is obtained.

【0006】 2B・J1(C)・sin φ(t) ・・・・・・・・・(3) -2B・J2(C)・cos φ(t) ・・・・・・・・・(4) ここでJ1(C) はCを引数とする1次の第1種ベッセル関
数であり、J2(C) はCを引数とする2次の第1種ベッセ
ル関数である。
2B ・ J 1 (C) ・ sin φ (t) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (3) -2B ・ J 2 (C) ・ cos φ (t) ・ ・ ・ ・(4) Here, J 1 (C) is a first-order Bessel function of the first kind with C as an argument, and J 2 (C) is a second-order Bessel function of the second kind with C as an argument.

【0007】次に、これら信号は復調処理器200 を構成
するsin/cos 復調器66に送られ、微分クロス乗算、減
算、積分され下記の(5) 式で表される信号が得られる。
Next, these signals are sent to the sin / cos demodulator 66 which constitutes the demodulation processor 200, and differential cross multiplication, subtraction and integration are performed to obtain a signal represented by the following equation (5).

【0008】 B2・J1(C)・J2(C)・ φ(t) ・・・・・・・・・(5) したがって、sin/cos 復調器66からは検出したい信号を
含むφ(t) に比例した出力が得られる。
B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · φ (t) ···· (5) Therefore, from the sin / cos demodulator 66, φ including the signal to be detected An output proportional to (t) is obtained.

【0009】また、複数個のセンサで検出した信号を多
重伝送するシステムには、A.D.Kersey,A.Danderidge an
d A.B.Tveten,"Time-division multiplexing of interf
erometoric fiber sensors using passive phase gener
ated carrier interrogation",OPTICS LETTERS Vol.12,
No.10,pp775-777(1987) に示されたものがある。
A system that multiplex-transmits signals detected by a plurality of sensors includes ADKersey, A. Danderidge an
d ABTveten, "Time-division multiplexing of interf
erometoric fiber sensors using passive phase gener
ated carrier interrogation ", OPTICS LETTERS Vol.12,
No.10, pp775-777 (1987).

【0010】この文献によるシステムはパルス化された
レーザ光を複数の光ファイバセンサと複数の遅延線など
で構成された干渉型光ファイバセンサアレイに送り、こ
のアレイの各々センサにより検出され時分割(パルス列
化)された信号を伝送し、この伝送し受光されたパルス
列をデマルチプレクサでチャンネルごとに分離し、その
後に上述した従来のPGC ホモダイン方式で復調するもの
である。
The system according to this document sends pulsed laser light to an interferometric optical fiber sensor array composed of a plurality of optical fiber sensors and a plurality of delay lines, and is time-divisionally detected by each sensor of this array ( A pulse trained signal is transmitted, the transmitted and received pulse train is separated for each channel by a demultiplexer, and then demodulated by the conventional PGC homodyne system described above.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のシステムではCが干渉計の光路差に依存す
ることから、干渉計の光路差の誤差でCが変わり、(5)
式で表される復調出力のに誤差が生じるという問題があ
った。また、レーザの周波数変調の周波数偏移が変動す
るとCも変動するため復調出力が不安定になるという問
題もあった。さらに、干渉計を構成する光カプラの偏光
依存損失変動によるBの変動、また干渉計にシングルモ
ードファイバを使用した場合などに起きるBの変動によ
り復調出力が不安定になるという問題もあった。
However, since C depends on the optical path difference of the interferometer in the conventional system as described above, C changes due to the error of the optical path difference of the interferometer, and (5)
There is a problem that an error occurs in the demodulation output expressed by the formula. Further, when the frequency shift of the frequency modulation of the laser fluctuates, C also fluctuates, so that the demodulation output becomes unstable. Further, there is a problem that the demodulation output becomes unstable due to the fluctuation of B due to the polarization dependent loss fluctuation of the optical coupler forming the interferometer and the fluctuation of B that occurs when a single mode fiber is used for the interferometer.

【0012】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、誤差のない安定した復調出力を得ることのできる光
ファイバセンサシステムを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art and to provide an optical fiber sensor system capable of obtaining a stable demodulated output without error.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、ある量を検出する光ファイバセンサシ
ステムにおいて、このシステムは、角周波数がω0 の正
弦波の信号を出力するとともに、この正弦波の信号に同
期したリセット信号を出力する変調信号発生手段と、変
調信号発生手段から正弦波の信号を受け、この信号に基
づいて周波数変調された光信号を出力する光源手段と、
光源手段から光信号を受け、受けた光信号を出力すると
ともに、受けた光信号の最大周波数偏移νd を示す信号
を求める周波数偏移測定手段と、周波数偏移測定手段か
ら光信号を受け、この受けた光信号に応じた2つの光フ
ァイバ間の位相差に基づく光強度信号を出力する干渉計
手段と、干渉計手段から光強度信号を受け、この光強度
信号に基づく電気信号I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出
力する第1の光/電気変換手段と、前記Aは第1の光/
電気変換手段に入力する光の平均パワーであり、Bは第
1の光/電気変換手段に入力する光の平均パワーと干渉
計手段を通過したときの光のパワーと偏光状態で決まる
定数であり、Cは 2πΔL nνd / c0であり、前記ΔL
は干渉計手段の2つの光ファイバの光路差であり、nは
干渉計手段のアームとなる2つの光ファイバの屈折率で
あり、c0は真空中での光速であり、φ(t) は干渉計手段
を通過したときの光の位相差であり、前記検出したい量
の信号はここに含まれており、変調信号発生手段から正
弦波の信号を、第1の光/電気変換手段からI信号を、
周波数偏移測定手段からνd 信号を受け、この受けた正
弦波の信号およびI信号に応じたX=B2・J1(C)・J2(C)・ φ
(t) の信号を求め、この受けたνd 信号とI信号に応じ
たY=J1(C)・J2(C) の信号またはU= B2・J1(C)・J2(C) の信
号を求め、XをYで除算してZ=B2・ φ(t) の信号または
XをUで除算してV=φ(t) の信号を求める復調処理手段
とを有し、J1(C) はI信号の第2項目を分析した場合の
Cを引数とする1次のベッセル関数であり、J2(C) は2
次のベッセル関数であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an optical fiber sensor system for detecting a certain quantity, which system outputs a sinusoidal signal having an angular frequency of ω 0. At the same time, a modulation signal generating means for outputting a reset signal synchronized with the sine wave signal, and a light source means for receiving a sine wave signal from the modulation signal generating means and outputting an optical signal frequency-modulated based on the signal. ,
Receives an optical signal from the light source means, outputs the received optical signal, and receives the optical signal from the frequency deviation measuring means for obtaining a signal indicating the maximum frequency deviation ν d of the received optical signal and the frequency deviation measuring means. , An interferometer means for outputting a light intensity signal based on the phase difference between the two optical fibers according to the received optical signal, and an optical signal I = based on the light intensity signal received from the interferometer means A first optical / electrical conversion means for outputting A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)], and A is the first optical / electrical conversion means.
The average power of the light input to the electrical conversion means, and B is a constant determined by the average power of the light input to the first optical / electrical conversion means, the power of the light when passing through the interferometer means, and the polarization state. , C is 2πΔL nν d / c 0 , and ΔL
Is the optical path difference between the two optical fibers of the interferometer means, n is the refractive index of the two optical fibers serving as the arms of the interferometer means, c 0 is the speed of light in vacuum, and φ (t) is It is the phase difference of the light when passing through the interferometer means, and the amount of signal to be detected is included here, and the sinusoidal signal from the modulation signal generating means and the signal from the first optical / electrical converting means I Signal
Receiving a [nu d signal from the frequency shift measuring means, the received sine wave X = B 2 · J 1 corresponding to the signal and I signal (C) · J 2 (C ) · φ
The signal of (t) is obtained, and the signal of Y = J 1 (C) ・ J 2 (C) or U = B 2・ J 1 (C) ・ J 2 (according to the received ν d signal and I signal C), and X is divided by Y to obtain a signal of Z = B 2 · φ (t) or X is divided by U to obtain a signal of V = φ (t). , J 1 (C) is a first-order Bessel function with C as an argument when the second item of the I signal is analyzed, and J 2 (C) is 2
It is characterized by the following Bessel function.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明に
よる光ファイバセンサシステムの実施例を詳細に説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an optical fiber sensor system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0015】図1には本発明による光ファイバセンサシ
ステムの第1の実施例が示されている。図1は光源20に
用いられているレーザの周波数変調の周波数偏移が変動
しても復調処理器60からこの変動に左右されない干渉計
40の復調出力を得ることのできるシステムである。図1
を参照すると、このシステムは変調信号発生器10、 光源
20、 周波数偏移測定器30、 干渉計40、O/E変換器50および
復調処理器60から構成されている。
FIG. 1 shows a first embodiment of an optical fiber sensor system according to the present invention. FIG. 1 shows an interferometer which is not affected by the fluctuation of the frequency shift of the frequency modulation of the laser used for the light source 20 from the demodulation processor 60.
It is a system that can obtain 40 demodulation outputs. FIG.
Referring to this system, the modulation signal generator 10, the light source
It is composed of 20, a frequency deviation measuring device 30, an interferometer 40, an O / E converter 50 and a demodulation processor 60.

【0016】変調信号発生器10は角周波数がωo の正弦
波の信号を発振させる回路およびこの正弦波の信号に基
づいてリセット信号を生成する回路から構成され、この
発振した正弦波の信号をその出力102 および106 にそれ
ぞれ出力し、この生成したリセット信号をその出力104
に出力する。出力102 は光源20と、出力104 は周波数偏
移測定器30と、出力106 は復調処理器60とそれぞれ接続
されている。
The modulation signal generator 10 is composed of a circuit that oscillates a sine wave signal having an angular frequency of ω o and a circuit that generates a reset signal based on this sine wave signal. And outputs this generated reset signal to its output 104 and 104, respectively.
Output to The output 102 is connected to the light source 20, the output 104 is connected to the frequency shift measuring device 30, and the output 106 is connected to the demodulation processor 60.

【0017】光源20は半導体レーザおよびその駆動回路
から構成され、その入力102 から入力した信号を駆動回
路を介して半導体レーザに送り、この送られてきた変調
信号で半導体レーザの駆動電流を変化させるなどしてFM
し、このFMした光信号をその出力108 から出力する光FM
回路である。出力108 は周波数偏移測定器30と光ファイ
バで接続されている。
The light source 20 is composed of a semiconductor laser and its drive circuit, and sends a signal input from its input 102 to the semiconductor laser through the drive circuit, and changes the drive current of the semiconductor laser by the sent modulation signal. FM
Optical FM that outputs this FM optical signal from its output 108
Circuit. The output 108 is connected to the frequency deviation measuring device 30 by an optical fiber.

【0018】周波数偏移測定器30は図2に示すように、
光カプラ310、周波数偏移測定用干渉計320、O/E 変換器33
0 およびカウンタ340 から構成されている。
The frequency deviation measuring device 30 is, as shown in FIG.
Optical coupler 310, frequency shift measurement interferometer 320, O / E converter 33
It consists of 0 and a counter 340.

【0019】光カプラ310 の入力108 は光ファイバで光
源20の出力108 と接続され、この光カプラ310 はその入
力108 から入力した光信号を分岐してその出力110 およ
び362 に出力し、その入力362 から入力した周波数偏移
測定用干渉計320 からの光強度信号をその出力364 に出
力する分岐挿入機能部である。出力110 は干渉計40と光
ファイバで接続され、入出力362 は干渉計320 と光ファ
イバで接続され、出力364 はO/E 変換器330 と光ファイ
バで接続されている。
The input 108 of the optical coupler 310 is connected to the output 108 of the light source 20 by an optical fiber, and the optical coupler 310 branches the optical signal input from the input 108 and outputs the optical signal to its outputs 110 and 362. The add / drop function unit outputs the light intensity signal from the interferometer 320 for measuring the frequency shift input from 362 to the output 364 thereof. The output 110 is connected to the interferometer 40 by an optical fiber, the input / output 362 is connected to the interferometer 320 by an optical fiber, and the output 364 is connected to the O / E converter 330 by an optical fiber.

【0020】周波数偏移測定用干渉計320 は図2に示す
ように、光カプラ320a、光ファイバ320b、320c および反
射鏡320d、320e からなり、これらによりマイケルソン干
渉計が構成されている。この干渉計のアームは、光ファ
イバ320bによる第1のアームと光ファイバ320cによる第
2のアームからなる。
As shown in FIG. 2, the frequency shift measuring interferometer 320 comprises an optical coupler 320a, optical fibers 320b and 320c, and reflecting mirrors 320d and 320e, which constitute a Michelson interferometer. The arm of this interferometer is composed of a first arm composed of an optical fiber 320b and a second arm composed of an optical fiber 320c.

【0021】光カプラ320aの入力362 は光ファイバで光
カプラ310 の出力362 と接続されている。光カプラ320a
はその入力362 から入力した光信号を分岐してその出力
366および368 に出力し、また、その入力366 から第1
のアームからの反射光信号を入力するとともにその入力
368 から第2のアームからの反射光信号を入力し、それ
ら入力した反射光信号の位相差に基づく光強度信号をそ
の出力362 に出力する分岐挿入機能部である。出力366
は光ファイバ320bの入力と接続され、出力368は光ファ
イバ320cの入力と接続されている。
The input 362 of the optical coupler 320a is connected to the output 362 of the optical coupler 310 by an optical fiber. Optical coupler 320a
Splits the optical signal input from its input 362 and outputs it.
Outputs to 366 and 368, and also from its input 366 to the first
Input the reflected light signal from the arm of the
The add / drop function unit receives the reflected light signal from the second arm from 368 and outputs a light intensity signal based on the phase difference between the inputted reflected light signals to its output 362. Output 366
Is connected to the input of optical fiber 320b and the output 368 is connected to the input of optical fiber 320c.

【0022】光ファイバ320bおよび320cとしてはこの例
ではシングルモードファイバが用いられ、光ファイバ32
0bと光ファイバ320cの光路差はマイケルソン干渉計の場
合、半導体レーザのコヒーレンス長と同程度またはそれ
以下に設定されている。またこの干渉計アームは振動な
どで干渉出力の位相が大きく変化しないようにモールド
(固定)されている。光ファイバ320bの出力は反射鏡32
0dに接続され、 光ファイバ320cの出力は反射鏡320eに接
続されている。
In this example, single mode fibers are used as the optical fibers 320b and 320c.
In the case of the Michelson interferometer, the optical path difference between 0b and the optical fiber 320c is set to be equal to or less than the coherence length of the semiconductor laser. The interferometer arm is molded (fixed) so that the phase of the interference output does not change significantly due to vibration or the like. The output of the optical fiber 320b is the reflecting mirror 32.
The output of the optical fiber 320c is connected to the reflecting mirror 320e.

【0023】なお、光源から反射鏡320d、 反射鏡320eの
間に偏波保存ファイバを使用した場合は、第1アームと
第2のアーム間の位相差に基づく光強度信号を図2に示
すように光カプラ320aの出力370 に出力し、この出力を
図2の点線で示すようにO/E変換器330 の入力に直接入
力にしてもよい。
When a polarization maintaining fiber is used between the light source and the reflecting mirror 320d and the reflecting mirror 320e, a light intensity signal based on the phase difference between the first arm and the second arm is shown in FIG. Alternatively, the output may be output to the output 370 of the optical coupler 320a, and this output may be directly input to the input of the O / E converter 330 as shown by the dotted line in FIG.

【0024】反射鏡320dおよび320eとしてはこの例では
ファラデーローテーターミラーが用いられ、光ファイバ
320bを通ってきた光信号はミラー320dにより反射され再
度光ファイバ320bを通って光カプラ320aの入力366 に送
られ、また、光ファイバ320cを通ってきた光信号はミラ
ー320eにより反射され再度光ファイバ320cを通って光カ
プラ320aの入力368 に送られる。これら送られてきた反
射光信号は、光カプラ320aで合成されて光強度信号が生
成される。
In this example, Faraday rotator mirrors are used as the reflecting mirrors 320d and 320e.
The optical signal that has passed through 320b is reflected by the mirror 320d, is sent again to the input 366 of the optical coupler 320a through the optical fiber 320b, and the optical signal that has passed through the optical fiber 320c is reflected by the mirror 320e and is again sent to the optical fiber. It is sent to the input 368 of the optical coupler 320a through 320c. These transmitted reflected light signals are combined by the optical coupler 320a to generate a light intensity signal.

【0025】O/E 変換器330 は受光素子と増幅器から構
成され、その入力362 に入力した光強度信号を受光素子
で受光して電気信号に変換し、この変換した電気信号を
増幅器で所定のレベルまで増幅してその出力372 に出力
する光電変換回路である。この回路からはたとえば図3
および図4に示すような信号が出力される。出力372は
カウンタ340 に接続されている。詳細にはO/E 変換器33
0 からは下記の(6) 式で表されるような電気信号が出力
される。
The O / E converter 330 is composed of a light receiving element and an amplifier. The light intensity signal input to the input 362 of the O / E converter 330 is received by the light receiving element and converted into an electric signal, and the converted electric signal is predetermined by the amplifier. It is a photoelectric conversion circuit that amplifies to the level and outputs it to the output 372. From this circuit, for example, FIG.
And a signal as shown in FIG. 4 is output. Output 372 is connected to counter 340. For details, see O / E converter 33.
From 0, an electric signal as expressed by the following equation (6) is output.

【0026】 I1=A1+B1cos[C1cos ωot+φ1(t)] ・・・・・・・・(6) C1= 2πΔL1 n1νd / c0 ・・・・・・・・(7) ここで、A1はO/E 変換器330 に入力する光の平均パワ
ー、B1はO/E 変換器330に入力する光の平均パワーと干
渉計を通過した光のパワーと偏光状態で決まり、通常、
定数として扱われる。ωo はレーザを変調している正弦
波の角周波数、φ1(t)は干渉計320 を通過した光の位相
差で、検出したい信号はここに含まれる。ΔL1 は干渉
計320 の光路差、n1は干渉計320 のアームとなる光ファ
イバの屈折率、νd はレーザの最大周波数偏移、c0は真
空中での光速である。
I 1 = A 1 + B 1 cos [C 1 cos ω o t + φ 1 (t)] ・ ・ ・ ・ ・ ・ (6) C 1 = 2πΔL 1 n 1 ν d / c 0・ ・ ・(7) where A 1 is the average power of light input to the O / E converter 330, and B 1 is the average power of light input to the O / E converter 330 and the light passed through the interferometer. Determined by the power of light and the state of polarization, usually
Treated as a constant. ω o is the angular frequency of the sine wave modulating the laser, φ 1 (t) is the phase difference of the light that has passed through the interferometer 320, and the signal to be detected is included here. ΔL 1 is the optical path difference of the interferometer 320, n 1 is the refractive index of the optical fiber serving as the arm of the interferometer 320, ν d is the maximum frequency shift of the laser, and c 0 is the speed of light in vacuum.

【0027】カウンタ340 はカウンタ(2進計数)回
路、フリップ・フロップおよびタイミング発生回路など
から構成され、この入力104 から入力したリセット信号
に基づいてこの入力372 から入力した信号((6) 式の第
2項)の振動数を計数し、その計数値をその出力112 に
出力する計数回路である。この場合、本実施例では角周
波数ωo の正弦波の半周期の期間の振動数を計数してい
る。この出力112 は後述する復調処理器60の変調度・関
数演算器68と接続されている。詳細にはこのカウンタ34
0 からは下記の(8) 式で表されるような振動数Nのデー
タ値(2進符号)が出力される。
The counter 340 is composed of a counter (binary counting) circuit, a flip-flop, a timing generation circuit, etc., and based on the reset signal input from the input 104, the signal input from the input 372 (of the formula (6)). This is a counting circuit that counts the number of vibrations of the second term) and outputs the count value to its output 112. In this case, in the present embodiment, the number of frequencies of the half cycle period of the sine wave having the angular frequency ω o is counted. The output 112 is connected to the modulation / function calculator 68 of the demodulation processor 60 described later. Details this counter 34
From 0, a data value (binary code) of the frequency N as represented by the following equation (8) is output.

【0028】 N=(2ΔL1 n1νd / c0)+R1 ・・・・・・・・(8) ここで、ΔL1 は干渉計320 の光路差、n1は干渉計320
のアームとなる光ファイバの屈折率、νd はレーザの最
大周波数偏移、c0は真空中での光速である。R1は誤差で
あり±1の範囲内の値をとる端数である。したがってこ
のカウンタ340からは整数の計数データが出力される。
この場合、周波数偏移測定用干渉計320の光路差ΔL1
を予め測定して求めておけば上記(8) 式からレーザの最
大周波数偏移νd を正確に求めることができる。なお、
この例では振動数Nを計数する期間を正弦波の半周期の
期間としたがその整数倍でもよい。
N = (2ΔL 1 n 1 ν d / c 0 ) + R 1 (8) where ΔL 1 is the optical path difference of the interferometer 320, and n 1 is the interferometer 320.
Is the refractive index of the optical fiber that is the arm of ν, ν d is the maximum frequency shift of the laser, and c 0 is the speed of light in a vacuum. R 1 is an error and is a fraction that takes a value within ± 1. Therefore, the counter 340 outputs integer count data.
In this case, the optical path difference ΔL 1 of the frequency shift measuring interferometer 320
The maximum frequency shift ν d of the laser can be accurately obtained from the above equation (8) if it is obtained by measuring in advance. In addition,
In this example, the period for counting the frequency N is a half cycle period of the sine wave, but it may be an integral multiple thereof.

【0029】なお、周波数偏移測定器30として、カウン
タ340 の後段に最大周波数偏移νdを求める後述する変
調度・関数演算器68の演算回路68a を接続する回路構成
にしてよい。
The frequency deviation measuring device 30 may have a circuit configuration in which a calculating circuit 68a of a modulation degree / function calculating device 68, which will be described later, for obtaining the maximum frequency deviation ν d is connected after the counter 340.

【0030】図1の戻って、干渉計40は前にも少し触れ
たように音圧、磁界などの物理量を検出するセンサとな
る干渉計であって、検出する物理で干渉計の光路差を変
化させることにより光の位相に信号を取り込む。したが
ってこの干渉計40はその入力110 に入力した光信号を受
けてこの干渉計のアーム間の位相差に基づく光強度信号
をその出力114 に出力する。出力114 はO/E 変換器50に
接続されている。
Returning to FIG. 1, the interferometer 40 is an interferometer which serves as a sensor for detecting physical quantities such as sound pressure and magnetic field as touched a little before, and the optical path difference of the interferometer is detected by the physical detection. A signal is taken in the phase of light by changing it. Therefore, this interferometer 40 receives the optical signal input to its input 110 and outputs an optical intensity signal based on the phase difference between the arms of this interferometer to its output 114. The output 114 is connected to the O / E converter 50.

【0031】O/E 変換器50は上述したO/E 変換器330 と
同じ構成であり、その入力114 に入力した光強度信号を
受光素子で受光して電気信号に変換し、この変換した電
気信号を増幅器で所定のレベルまで増幅してその出力11
6 に出力する光電変換回路である。前にも触れたよう
に、O/E 変換器50からは上記の(1) 式で表された電気信
号が出力される。出力116 は復調処理器60の同期検波器
62および64に接続されている。
The O / E converter 50 has the same structure as the above-mentioned O / E converter 330. The light intensity signal input to the input 114 of the O / E converter 50 is received by the light receiving element and converted into an electric signal. The signal is amplified by an amplifier to a predetermined level and its output 11
It is a photoelectric conversion circuit that outputs to 6. As mentioned before, the O / E converter 50 outputs the electric signal represented by the above equation (1). Output 116 is a demodulator 60 synchronous detector
Connected to 62 and 64.

【0032】復調処理器60は図1に示すように、同期検
波器62、同期検波器64、sin/cos 復調器66、変調度・関
数演算器68および除算器70から構成されている。
As shown in FIG. 1, the demodulation processor 60 comprises a synchronous detector 62, a synchronous detector 64, a sin / cos demodulator 66, a modulation / function calculator 68 and a divider 70.

【0033】同期検波器62は乗算器とローパスフィルタ
(LPF)から構成され、この乗算器によりその入力116 か
ら入力した信号とその入力106 から入力した角周波数が
ω0の信号の掛け算を行なって、次にLPF により1次の
成分の信号を求め、この求めた1次成分の信号をその出
力118 に出力する回路である。前にも触れたように、こ
の同期検波器62からは上記(3) 式で表された電気信号が
出力される。出力118は後述するsin/cos 復調器66の微
分回路66a と乗算器66d に接続されている。
The synchronous detector 62 is a multiplier and a low pass filter.
(LPF), this multiplier multiplies the signal input from its input 116 by the signal whose angular frequency is ω 0 input from its input 106, and then obtains the signal of the first-order component by LPF. Is a circuit for outputting the obtained signal of the first-order component to its output 118. As mentioned before, the synchronous detector 62 outputs the electric signal represented by the above equation (3). The output 118 is connected to the differentiating circuit 66a and the multiplier 66d of the sin / cos demodulator 66 which will be described later.

【0034】同期検波器64は乗算器、LPF および2逓倍
回路から構成され、2逓倍回路によりその入力106 から
入力した角周波数ω0 を2逓倍して角周波数が2ω0
信号を乗算器に入力し、次に乗算器によりその入力116
から入力した信号と2逓倍した2ω0 の信号の掛け算を
行なって、次にLPF により2次の成分の信号を求め、こ
の求めた2次成分の信号をその出力122 に出力する回路
である。前にも触れたように、この同期検波器64からは
上記(4) 式で表された電気信号が出力される。出力122
は後述するsin/cos 復調器66の微分回路66b と乗算器66
c に接続されている。
The synchronous detector 64 is composed of a multiplier, an LPF and a doubling circuit. The doubling circuit multiplies the angular frequency ω 0 input from its input 106 by 2 and outputs a signal having an angular frequency of 2ω 0 to the multiplier. Input and then its input by the multiplier 116
It is a circuit that multiplies the signal input from the signal 2 and a signal of 2ω 0 that has been doubled, then obtains the signal of the second-order component by LPF, and outputs the obtained signal of the second-order component to its output 122. As mentioned above, the synchronous detector 64 outputs the electric signal represented by the above equation (4). Output 122
Is the differential circuit 66b and multiplier 66 of the sin / cos demodulator 66, which will be described later.
connected to c.

【0035】sin/cos 復調器66は図5に示すように、微
分回路66a、66b、乗算器66c、66d、減算器66e および積分器
66f から構成されている。
As shown in FIG. 5, the sin / cos demodulator 66 includes differentiating circuits 66a and 66b, multipliers 66c and 66d, a subtractor 66e and an integrator.
It consists of 66f.

【0036】微分回路66a はたとえばオペアンプを用い
て微分回路を構成し、この回路はその入力118 から入力
した(3) 式の信号を微分して下記(9) 式の信号を得、こ
の得られた信号をその出力600 に出力する。この出力60
0 は乗算器66c と接続されている。
The differentiating circuit 66a constitutes a differentiating circuit using, for example, an operational amplifier, and this circuit differentiates the signal of the formula (3) inputted from the input 118 thereof to obtain the signal of the following formula (9). Output signal at its output 600. This output 60
0 is connected to the multiplier 66c.

【0037】 2B・J1(C)・d φ/dt・cos φ(t) ・・・・・・・・・(9) 微分回路66b も微分回路66a と同じ回路構成になってお
り、その入力122 から入力した(4) 式の信号を微分して
下記(10)式の信号を得、この得られた信号をその出力60
2 に出力する。この出力602 は乗算器66d と接続されて
いる。
2B · J 1 (C) · d φ / dt · cos φ (t) ···· (9) Differentiating circuit 66b has the same circuit configuration as that of differentiating circuit 66a. The signal of formula (4) input from the input 122 is differentiated to obtain the signal of formula (10) below, and the obtained signal is output 60
Output to 2. This output 602 is connected to the multiplier 66d.

【0038】 2B・J2(C)・d φ/dt・sin φ(t) ・・・・・・・・・(10) 乗算器66c としてはたとえばアナログ形式の乗算デバイ
スが用いられ、この乗算デバイスはその入力600 から入
力した(9) 式の信号とその入力122 から入力した(4) 式
の信号の掛け算を行なって下記(11)式の信号を得、この
得られた信号をその出力604 に出力する。この出力604
は減算器66e の一方の入力と接続されている。
2B · J 2 (C) · d φ / dt · sin φ (t) ····· (10) As the multiplier 66c, for example, an analog type multiplication device is used. The device multiplies the signal of equation (9) input from its input 600 with the signal of equation (4) input from its input 122 to obtain the signal of equation (11) below, and outputs this obtained signal to its output. Output to 604. This output 604
Is connected to one input of the subtractor 66e.

【0039】 4B2・J1(C)・J2(C)・dφ/dt・cos2φ(t) ・・・・(11) 乗算器66d も乗算器66c と同じ回路構成になっており、
その入力602 から入力した(10)式の信号とその入力118
から入力した(3) 式の信号の掛け算を行なって下記(12)
式の信号を得、この得られた信号をその出力606 に出力
する。この出力606 は減算器66e の他方の入力と接続さ
れている。
4B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · dφ / dt · cos 2 φ (t) ··· (11) The multiplier 66d has the same circuit configuration as the multiplier 66c. ,
The signal of Eq. (10) input from its input 602 and its input 118
Multiply the signal of equation (3) input from
The signal of the equation is obtained and the obtained signal is output at its output 606. This output 606 is connected to the other input of the subtractor 66e.

【0040】 -4B2・J1(C)・J2(C)・dφ/dt・sin2φ(t) ・・・・・(12) 減算器66e は、たとえばオペアンプを用いて減算回路を
構成し、この回路はその入力604 から入力した(11)式の
信号からその入力606 から入力した(12)式の信号を減算
して下記(13)式の信号を得、この得られた信号をその出
力608 に出力する。出力608 は積分器66f と接続されて
いる。
-4B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · dφ / dt · sin 2 φ (t) (12) The subtractor 66e is a subtraction circuit using an operational amplifier, for example. This circuit subtracts the signal of equation (12) input from its input 606 from the signal of equation (11) input from its input 604 to obtain the signal of equation (13) below. To its output 608. Output 608 is connected to integrator 66f.

【0041】[0041]

【数1】 積分器66f はたとえばオペアンプを用いて積分回路を構
成し、この回路はその入力608 から入力した(13)式の信
号を積分して上記(5) 式の信号を得、この得られた信号
をその出力124 に出力する。出力124 は除算器70と接続
されている。
[Equation 1] The integrator 66f forms an integrating circuit using, for example, an operational amplifier, and this circuit integrates the signal of the equation (13) input from its input 608 to obtain the signal of the above equation (5), and obtains this obtained signal. It outputs to its output 124. The output 124 is connected to the divider 70.

【0042】変調度・関数演算器68は図6に示すよう
に、演算回路68a、68b、68c および68dからなり、演算回
路68a は上記(8) 式の演算を行う回路であり、この回路
はその入力112 から入力した振動数Nの値(整数)と予
め求めておいた干渉計320 の光路差ΔL1 、干渉計320
のアームとなる光ファイバの屈折率n1および真空中での
光速c0から最大周波数偏移νd を求め演算回路68b に送
る回路である。
As shown in FIG. 6, the modulation / function calculator 68 is composed of calculation circuits 68a, 68b, 68c and 68d. The calculation circuit 68a is a circuit for performing the calculation of the above equation (8). The value (integer) of the frequency N input from the input 112 and the optical path difference ΔL 1 of the interferometer 320, which is obtained in advance, the interferometer 320
This is a circuit for obtaining the maximum frequency deviation ν d from the refractive index n 1 of the optical fiber that serves as the arm and the speed of light c 0 in vacuum, and sending it to the arithmetic circuit 68b.

【0043】演算回路68b は上記(2) 式の演算を行う回
路であり、この回路は送られてきたνd の値と予め求め
ておいた干渉計40の光路差ΔL、干渉計40のアームとな
る光ファイバの屈折率nおよび真空中での光速c0からC
(変調度)の求め、この求めたCの値を演算回路68c に
送る回路である。
The arithmetic circuit 68b is a circuit for performing the arithmetic operation of the equation (2), and this circuit calculates the value of ν d that has been sent, the optical path difference ΔL of the interferometer 40, and the arm of the interferometer 40 which are obtained in advance. Refractive index n of the optical fiber and the speed of light c 0 to C in vacuum
This is a circuit for obtaining (modulation degree) and transmitting the obtained value of C to the arithmetic circuit 68c.

【0044】演算回路68c は上記J1(C) とJ2(C) を求め
る演算回路であり、この回路は送られてきたCの値を上
記(1) 式のCに代入して(1) 式の第2項の信号を求め、
次にこの第2項の信号をベッセル関数に変換してJ1(C)
とJ2(C) を求め演算回路68dに送る回路である。
The arithmetic circuit 68c is an arithmetic circuit for obtaining the above J 1 (C) and J 2 (C), and this circuit substitutes the value of C which has been sent into C of the above equation (1) into (1 ) Find the signal of the second term of the equation,
Next, the signal of the second term is converted into a Bessel function and J 1 (C)
And J 2 (C) and sends them to the arithmetic circuit 68d.

【0045】演算回路68d は乗算回路であり、この回路
は送られてきたJ1(C) とJ2(C) を乗算して下記(14)式の
信号を求め、この求めた信号をその出力126 に出力す
る。
The arithmetic circuit 68d is a multiplication circuit. This circuit multiplies the sent J 1 (C) and J 2 (C) to obtain the signal of the following equation (14), and the obtained signal is Output to output 126.

【0046】J1(C)・J2(C) ・・・・・・・・・(14) また、入力112 から入力した振動数Nの値(整数)と予
め求めておいた干渉計320 の光路差ΔL1 、干渉計320
のアームとなる光ファイバの屈折率n1および真空中での
光速c0から直接(14)式を求めるようにしてもよい。
J 1 (C) · J 2 (C) ····· (14) Further, the value (integer) of the frequency N input from the input 112 and the interferometer 320 previously obtained Optical path difference ΔL 1 , interferometer 320
Equation (14) may be directly obtained from the refractive index n 1 of the optical fiber serving as the arm and the speed of light c 0 in vacuum.

【0047】除算器70はたとえば乗算回路および減算回
路を用いて除算回路を構成し、この回路はその入力124
から入力した(5) 式の信号をその入力126 から入力した
(14)式の信号で除算して下記(15)式の信号を得、この得
られた信号をその出力128 に出力する。(15)式からわか
るように、Cに依存しない復調出力を得ることができ
る。
The divider 70 constitutes a division circuit using, for example, a multiplication circuit and a subtraction circuit, which circuit has its input 124.
Input the signal of equation (5) from the input 126
It is divided by the signal of equation (14) to obtain the signal of equation (15) below, and the obtained signal is output to its output 128. As can be seen from the equation (15), a demodulation output independent of C can be obtained.

【0048】B2・φ(t) ・・・・・・・・・(15) 第1実施例の動作を説明する。測定開始により、変調信
号発生器10が光源20に角周波数ωo の正弦波を送ると、
光源20はこの正弦波の信号102 に基づくFM光信号108 を
周波数偏移測定器30に送る。周波数偏移測定器30はFM光
信号108 を受けて干渉計40にFM光信号110 を送るととも
に、このFM光信号108 および発生器10から送られてきた
リセット信号104 を用いて振動数Nを計数し、このデー
タ112 を変調度・関数演算器68に送る。干渉計40は測定
器30からFM光信号110 を受けてこの干渉計のアーム間の
位相差に基づく光強度信号114 を形成してO/E 変換器50
に送る。
B 2 · φ (t) (15) The operation of the first embodiment will be described. When the modulation signal generator 10 sends a sine wave of angular frequency ω o to the light source 20 by the start of measurement,
The light source 20 sends an FM optical signal 108 based on the sinusoidal signal 102 to the frequency shift measuring device 30. The frequency shift measuring device 30 receives the FM optical signal 108, sends the FM optical signal 110 to the interferometer 40, and uses the FM optical signal 108 and the reset signal 104 sent from the generator 10 to determine the frequency N. It counts and sends this data 112 to the modulation / function calculator 68. The interferometer 40 receives the FM optical signal 110 from the measuring device 30 and forms an optical intensity signal 114 based on the phase difference between the arms of this interferometer to form an O / E converter 50.
Send to

【0049】O/E 変換器50は光強度信号114 を受けこれ
を電気信号116((1) 式) に変換して同期検波器62および
64に送る。同期検波器62はこの電気信号116 と変調信号
発生器10からの角周波数ω0 の信号106 を受けω0 の1
次の成分の信号((3)式) を形成してsin/cos 復調器66に
送る。また同期検波器64はこの電気信号116 と変調信号
発生器10からの角周波数ω0 の信号106 を受けてω0
2次の成分の信号((4)式) を形成してsin/cos 復調器66
に送る。sin/cos 復調器66は (3)式および (4)式の信号
を受け(5) 式の信号を形成して除算器70に送る。
The O / E converter 50 receives the light intensity signal 114, converts it into an electric signal 116 (equation (1)), and outputs it to the synchronous detector 62 and
Send to 64. The synchronous detector 62 receives the electric signal 116 and the signal 106 of the angular frequency ω 0 from the modulation signal generator 10 and outputs 1 of ω 0 .
The signal of the next component (Equation (3)) is formed and sent to the sin / cos demodulator 66. Further, the synchronous detector 64 receives the electric signal 116 and the signal 106 of the angular frequency ω 0 from the modulation signal generator 10 to form a signal of the second-order component of ω 0 (Equation (4)) and sin / cos Demodulator 66
Send to The sin / cos demodulator 66 receives the signals of equations (3) and (4), forms the signal of equation (5), and sends it to the divider 70.

【0050】一方、変調度・関数演算器68は周波数偏移
測定器30から振動数Nのデータ112を受け(14)式の信号
を形成して除算器70に送る。除算器70は(5) 式の信号を
(14)式の信号で除算して(15)式の信号を形成してその出
力128 から出力する。(15)式からわかるように、Cに依
存しない復調出力を得ることができる。
On the other hand, the modulation / function calculator 68 receives the data 112 of the frequency N from the frequency deviation measuring device 30, forms a signal of the equation (14), and sends it to the divider 70. The divider 70 outputs the signal of equation (5)
It is divided by the signal of Eq. (14) to form the signal of Eq. (15) and output from its output 128. As can be seen from the equation (15), a demodulation output independent of C can be obtained.

【0051】このような第1実施例のシステムによれ
ば、従来システムの変調信号発生器5を変調信号発生器
10に変更し、 従来システムにさらに周波数偏移測定器3
0、 変調度・関数演算器68および除算器70を設けたの
で、レーザの周波数変調の周波数偏移の変動による復調
出力の不安定さを改善することができる。
According to the system of the first embodiment, the modulation signal generator 5 of the conventional system is replaced with the modulation signal generator.
Change to 10 and add frequency deviation measuring instrument to conventional system 3
0, since the modulation / function calculator 68 and the divider 70 are provided, the instability of the demodulation output due to the fluctuation of the frequency deviation of the frequency modulation of the laser can be improved.

【0052】図7には本発明による光ファイバセンサシ
ステムの第2の実施例が示されている。図7は光源20に
用いられているレーザの周波数変調の周波数偏移が変動
しても、また、干渉計40にシングルモードファイバを使
用した場合などに起こるO/E変換器50の出力振幅Bが変
動しても復調処理器80からこの変動に左右されない干渉
計40の復調出力を得ることのできるシステムである。図
7を参照すると、図1の構成との相違は、復調処理器60
が復調処理器80に変更された点であり、詳細には、復調
処理器60の同期検波器62が同期検波器82に変更され、同
期検波器64が同期検波器84に変更され、変調度・関数演
算器68が変調度・関数演算器86に変更され、除算器70が
除算器88に変更された点である。図7において、図1に
示す構成要素と同様の要素は同じ参照符号で示されてお
り、同じ参照符号のものはその説明を省略する。
FIG. 7 shows a second embodiment of the optical fiber sensor system according to the present invention. FIG. 7 shows the output amplitude B of the O / E converter 50 that occurs when the frequency shift of the frequency modulation of the laser used for the light source 20 fluctuates and when a single mode fiber is used for the interferometer 40. This is a system that can obtain the demodulation output of the interferometer 40 that is not affected by the fluctuation from the demodulation processor 80 even if the fluctuation occurs. Referring to FIG. 7, the difference from the configuration of FIG.
Is changed to the demodulation processor 80.Specifically, the synchronous detector 62 of the demodulation processor 60 is changed to the synchronous detector 82, the synchronous detector 64 is changed to the synchronous detector 84, and the modulation degree is changed. The function calculator 68 is changed to the modulation / function calculator 86, and the divider 70 is changed to the divider 88. 7, elements similar to the elements shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description of the same reference numerals is omitted.

【0053】同期検波器82は同期検波器62の構成と相違
するところは、出力118 の他に出力119 が追加された点
であり、この出力119 からは出力118 に出力したのと同
じ上記(3) 式の信号が出力される。この出力119 は変調
度・関数演算器86の対応する入力と接続されている。同
期検波器84は同期検波器64と相違するところは、出力12
2 の他に出力123 が追加された点であり、この出力123
からは出力122 に出力したのと同じ上記(4) 式の信号が
出力される。この出力123 は変調度・関数演算器86の対
応する入力と接続されている。
The synchronous detector 82 is different from the synchronous detector 62 in that an output 119 is added in addition to the output 118. From the output 119, the same output (118) is output. The signal of equation 3) is output. The output 119 is connected to the corresponding input of the modulation / function calculator 86. The difference between the synchronous detector 84 and the synchronous detector 64 is that the output 12
In addition to 2, output 123 is added, and this output 123
Outputs the same signal of the above equation (4) as that output to the output 122. The output 123 is connected to the corresponding input of the modulation / function calculator 86.

【0054】変調度・関数演算器86は図8に示すよう
に、演算回路86a、86b の他に変調度・関数演算器68のと
ころで説明したのと同じ演算回路68a、68b、68c から構成
されている。したがって演算回路68a、68b、68c について
は説明を省略する。
As shown in FIG. 8, the modulation / function calculator 86 is composed of the same calculation circuits 68a, 68b, 68c as those described in the modulation / function calculator 68 in addition to the calculation circuits 86a, 86b. ing. Therefore, the description of the arithmetic circuits 68a, 68b, 68c is omitted.

【0055】演算回路86a はその入力119 から入力した
(3) 式の信号を演算回路68c から送られてきた信号 J
1(C)で除算して下記(16)式の信号を求め、次にその入力
123 から入力した(4) 式の信号を演算回路68c から送ら
れてきた J2(C)で除算して下記(17)式の信号を求め、こ
れら求めた信号を演算回路86b に送る。
The arithmetic circuit 86a inputs from its input 119.
The signal of equation (3) is the signal J sent from the arithmetic circuit 68c.
1 ) Divide by (C) to obtain the signal of equation (16) below, and then input that signal.
The signal of equation (4) input from 123 is divided by J 2 (C) sent from the arithmetic circuit 68c to obtain the signal of equation (17) below, and the obtained signal is sent to the arithmetic circuit 86b.

【0056】B・sinφ(t) ・・・・・・・・・(16) -B・cosφ(t) ・・・・・・・・・(17) 演算回路86b はこれら求めた(16)式の信号と(17)式の信
号の自乗和を行なうことで下記(18)式の信号を求め、次
に(18)式の信号と演算回路68c から送られてきた J1(C)
と J2(C)とを乗算して下記(19)式の信号を求め、この求
めた信号をその出力130 に出力する。
B · sinφ (t) ································································································································ (() The signal of equation (18) below is obtained by performing the square sum of the signal of equation (17) and the signal of equation (18) and J 1 (C) sent from the arithmetic circuit 68c.
And J 2 (C) are multiplied to obtain the signal of the following equation (19), and the obtained signal is output to its output 130.

【0057】B2 ・・・・・・・・・(18) B2・J1(C)・J2(C) ・・・・・・・・・(19) 除算器88はその入力124 から入力した(5) 式の信号をそ
の入力130 から入力した(19)式の信号で除算して下記(2
0)式の信号を得、この得られた信号をその出力132 に出
力する。(20)式からわかるように、BおよびCに依存し
ない復調出力を得ることができる。
B 2・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (18) B 2・ J 1 (C) ・ J 2 (C) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (19) The divider 88 has its input 124 The signal of Eq. (5) input from the input 130 is divided by the signal of Eq.
The signal of equation (0) is obtained and the obtained signal is output to its output 132. As can be seen from the equation (20), it is possible to obtain a demodulation output that does not depend on B and C.

【0058】φ(t) ・・・・・・・・・・・・・・・・・(20) 第2実施例の動作を説明する。周波数偏移測定器30が送
られてきた光信号110を干渉計40に送るとともに、振動
数Nを(8) 式から求めてこのデータをその出力112 に出
力するところと、O/E 変換器50が光強度信号114 を受け
これを(1) 式の電気信号116 に変換しその出力116 に出
力するところまでは第1実施例の動作と同じであるから
その次の動作から説明する。同期検波器82はこの電気信
号116 と変調信号発生器10からの角周波数ω0 の信号10
6 を受けω0 の1次の成分の信号((3)式) を形成してsi
n/cos 復調器66と変調度・関数演算器86に送る。また、
同期検波器84は電気信号116 と変調信号発生器10からの
角周波数ω0 の信号106 を受けてω0 の2次の成分の信
号((4)式) を形成してsin/cos 復調器66と変調度・関数
演算器86に送る。次にsin/cos 復調器66は (3)式および
(4)式の信号を受け(5) 式の信号を形成して除算器88に
送る。
Φ (t) (20) The operation of the second embodiment will be described. The frequency deviation measuring instrument 30 sends the optical signal 110 sent to the interferometer 40, and the frequency N is calculated from the equation (8) and this data is output to its output 112 and the O / E converter. The operation up to the point where the light intensity signal 114 receives the light intensity signal 114 and converts it into the electric signal 116 of the equation (1) and outputs it to the output 116 is the same as the operation of the first embodiment. The synchronous detector 82 receives the electric signal 116 and the signal 10 of the angular frequency ω 0 from the modulation signal generator 10.
6 is received to form a signal of the first-order component of ω 0 (Equation (3)) and si
It is sent to the n / cos demodulator 66 and the modulation factor / function calculator 86. Also,
The synchronous detector 84 receives the electric signal 116 and the signal 106 of the angular frequency ω 0 from the modulation signal generator 10 to form a signal of the second-order component of ω 0 (Equation (4)) to generate a sin / cos demodulator. 66 and the modulation / function calculator 86. Next, the sin / cos demodulator 66
The signal of equation (4) is received and the signal of equation (5) is formed and sent to the divider 88.

【0059】一方、変調度・関数演算器86は周波数偏移
測定器30から振動数Nのデータ112を受け(19)式の信号
を形成して除算器88に送る。除算器88は(5) 式の信号を
(19)式の信号で除算して(20)式の信号を形成してその出
力128 から出力する。(20)式からわかるように、Bおよ
びCに依存しない復調出力を得ることができる。
On the other hand, the modulation / function calculator 86 receives the data 112 of the frequency N from the frequency shift measuring device 30, forms a signal of the equation (19) and sends it to the divider 88. The divider 88 outputs the signal of equation (5).
It is divided by the signal of equation (19) to form the signal of equation (20), which is output from its output 128. As can be seen from the equation (20), it is possible to obtain a demodulation output that does not depend on B and C.

【0060】このような第2実施例のシステムによれ
ば、従来システムの変調信号発生器5を変調信号発生器
10に変更し、 従来システムにさらに周波数偏移測定器3
0、 同期検波器82、84、変調度・関数演算器86および除算
器88を設けたので、レーザの周波数変調の周波数偏移の
変動による復調出力の不安定さを改善し、またセンサと
なる干渉計40にシングルモードファイバを使用した場合
などに起こるO/E 変換器50の出力振幅Bの変動による復
調出力の不安定さを改善することができる。
According to the system of the second embodiment, the modulation signal generator 5 of the conventional system is replaced with the modulation signal generator.
Change to 10 and add frequency deviation measuring instrument to conventional system 3
0, the synchronous detectors 82 and 84, the modulation / function calculator 86 and the divider 88 are provided, so that the instability of the demodulation output due to the fluctuation of the frequency deviation of the frequency modulation of the laser is improved and it also serves as a sensor. The instability of the demodulation output due to the fluctuation of the output amplitude B of the O / E converter 50 that occurs when a single mode fiber is used for the interferometer 40 can be improved.

【0061】図9には本発明による光ファイバセンサシ
ステムの第3の実施例が示されている。図9は光パルス
ゲート91によりパルス化された光源20からのレーザ光が
干渉型光ファイバセンサアレイ400 に送られ、するとア
レイ400 の干渉計40-1〜40-Mの各々から各々検出された
パルス化された光強度信号が光カプラ92を介してO/E変
換器50に送られ、O/E 変換器50によりこの送られてきた
光強度信号が電気信号に変換されてデマルチプレクサ95
に送られ、デマルチプレクサ95により送られてきた各々
干渉計40-1〜40-Mからの電気信号がその各々干渉計40-1
〜40-Mと対応する復調処理器80-1〜80-Mのそれぞれに分
離されて送られ、これにより、この各々復調処理器80-1
〜80-Mから安定した復調出力が得られるシステムであ
る。
FIG. 9 shows a third embodiment of the optical fiber sensor system according to the present invention. In FIG. 9, the laser light from the light source 20 pulsed by the optical pulse gate 91 is sent to the interferometric optical fiber sensor array 400, and then detected by each of the interferometers 40-1 to 40-M of the array 400. The pulsed light intensity signal is sent to the O / E converter 50 via the optical coupler 92, and the sent light intensity signal is converted into an electric signal by the O / E converter 50, and the demultiplexer 95 is provided.
To the interferometers 40-1 to 40-M sent by the demultiplexer 95.
~ 40-M and the corresponding demodulation processors 80-1 to 80-M are separated and sent, whereby the respective demodulation processors 80-1 to 80-M are sent.
It is a system that can obtain stable demodulation output from ~ 80-M.

【0062】図9を参照すると、このシステムは変調信
号発生器10、 光源20、 周波数偏移測定器30、 干渉計40-1
〜40-M、O/E変換器50、 復調処理器80-1〜80-M、 ゲート信
号発生器90、 光パルスゲート91、 光カプラ92、 光カプラ
93-1〜93-M、 遅延線94-1〜94-(M-1)およびデマルチプレ
クサ95から構成されている。このうちの干渉計40-1〜40
-M、 光カプラ93-1〜93-Mおよび遅延線94-1〜94-(M-1)は
干渉型光ファイバセンサアレイ400 を構成している。復
調処理器80-1〜80-Mの各々には信号線106 を介して変調
信号発生器10から角周波数がω0 の正弦波の信号が、ま
た信号線112 を介して周波数偏移測定器30から振動数N
のデータが供給されるように構成されている。
Referring to FIG. 9, this system includes a modulation signal generator 10, a light source 20, a frequency shift measuring device 30, and an interferometer 40-1.
~ 40-M, O / E converter 50, Demodulation processor 80-1 ~ 80-M, Gate signal generator 90, Optical pulse gate 91, Optical coupler 92, Optical coupler
93-1 to 93-M, delay lines 94-1 to 94- (M-1), and a demultiplexer 95. Of these, interferometers 40-1 to 40
-M, the optical couplers 93-1 to 93-M, and the delay lines 94-1 to 94- (M-1) form an interference type optical fiber sensor array 400. Each of the demodulation processors 80-1 to 80-M receives a sine wave signal having an angular frequency of ω 0 from the modulation signal generator 10 via the signal line 106, and a frequency deviation measuring device via the signal line 112. 30 to frequency N
Is configured to be supplied.

【0063】以上の構成において、干渉計40、復調処理
器80、光カプラ93および遅延線94の後に続く文字など
は、干渉計40、復調処理器80、 光カプラ93および遅延線
94の構成数を番号で示したものであり、M(自然数)は
その最終番号である。図9において、図1および図7に
示す構成要素と同様の要素は同じ参照符号で示されてお
り、同じ参照符号のものはその説明を省略する。
In the above configuration, the characters following the interferometer 40, the demodulation processor 80, the optical coupler 93 and the delay line 94 are the interferometer 40, the demodulation processor 80, the optical coupler 93 and the delay line 94.
The number of constituents of 94 is shown by a number, and M (natural number) is the final number. 9, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 7 are designated by the same reference numerals, and the description of the same reference numerals will be omitted.

【0064】ゲート信号発生器90は、基準信号発生器お
よびゲートパルス発生器から構成され、基準信号発生器
はこの発生器で発振させた基準信号をゲートパルス発生
器に送り、ゲートパルス発生器は送られてきた基準信号
から図10a で示すようなゲートパルスを生成してその出
力140 に出力するとともに、このゲートパルスと同期し
たデマルチプレクサ用トリガ信号をその出力142 に出力
する。
The gate signal generator 90 comprises a reference signal generator and a gate pulse generator. The reference signal generator sends the reference signal oscillated by this generator to the gate pulse generator, and the gate pulse generator A gate pulse as shown in FIG. 10a is generated from the sent reference signal and is output to its output 140, and a demultiplexer trigger signal synchronized with this gate pulse is output to its output 142.

【0065】詳細には、ゲートパルス140 の繰り返し周
期Tはこの例ではM・τ0 よりも大きい時間であり、その
パルス幅τ1 (図10a の700-1)はτ0 よりも小さい時間
である。ゲートパルス群142 の各々パルス間の周期はτ
0 時間であり、各々パルスのパルス幅はτ1 時間であ
る。またパルス700 の立ち上がりからパルス702-1 の立
ち上がりまでの時間τ2 は光カプラ93-1から光カプラ9
2、O/E 変換器50を介してデマルチプレクサ95までの光
りの伝播時間である。ここでτ0 は遅延線94の往復の遅
延時間である。出力140 は光パルスゲート91と接続さ
れ、出力142 はデマルチプレクサ95と接続されている。
Specifically, the repetition period T of the gate pulse 140 is a time larger than Mτ 0 in this example, and its pulse width τ 1 (700-1 in FIG. 10a) is a time smaller than τ 0. is there. The period between each pulse of the gate pulse group 142 is τ
It is 0 hours, and the pulse width of each pulse is τ 1 hour. Also, the time τ 2 from the rise of pulse 700 to the rise of pulse 702-1 is from optical coupler 93-1 to optical coupler 9-1.
2. The propagation time of light from the O / E converter 50 to the demultiplexer 95. Here, τ 0 is the round trip delay time of the delay line 94. The output 140 is connected to the optical pulse gate 91, and the output 142 is connected to the demultiplexer 95.

【0066】光パルスゲート91の入力110 は周波数偏移
測定器30の出力110 と接続され、光パルスゲート91はそ
の入力140 から入力したゲートパルスのハイレベル(図
10aの700-1)の期間で「ON」となり、その期間、入力110
から入力した光信号をその出力144 に出力し、またロー
レベル(図10a の700-2)の期間で「OFF」 となりその入力
140 から入力した光信号をその出力144 に出力しない1:
1 構成の光スイッチである。出力144 は光ファイバで光
カプラ92と接続されている。
The input 110 of the optical pulse gate 91 is connected to the output 110 of the frequency deviation measuring device 30, and the optical pulse gate 91 receives the high level of the gate pulse input from its input 140 (see FIG.
10a 700-1) is turned on during the period, and during that period, input 110
It outputs the optical signal input from the output to its output 144, and is “OFF” during the period of low level (700-2 in Fig. 10a).
Do not output the optical signal input from 140 to its output 144 1:
This is an optical switch with one configuration. The output 144 is connected to the optical coupler 92 by an optical fiber.

【0067】光カプラ92はその入力144 から入力した光
信号をその出力146 に出力し、またその入力146 から入
力した干渉型光ファイバセンサアレイ400 からの光強度
信号をその出力148 に出力する分岐挿入機能部である。
出力146 は光ファイバで干渉型光ファイバセンサアレイ
400 を構成する光カプラ93-1と接続され、出力148 は光
ファイバで O/E変換器50と接続されている。
The optical coupler 92 outputs the optical signal input from its input 144 to its output 146, and outputs the optical intensity signal from the interferometric optical fiber sensor array 400 input from its input 146 to its output 148. It is an insertion function unit.
Output 146 is an optical fiber and an interferometric fiber optic sensor array
The output 148 is connected to the O / E converter 50 by an optical fiber.

【0068】光カプラ93-1はその入力146 から入力した
光信号を分岐してその出力150 および出力152 に出力
し、またその入力152 から入力した干渉計40-1からの光
強度信号およびその入力150 から入力した遅延線94-1か
らの光強度信号をその出力146に出力する分岐挿入機能
部である。この遅延線94-1を通る信号は干渉計40-2〜40
-Mからの光強度信号である。したがって光カプラ93-1の
出力146 からは干渉計40-1〜40-Mからの光強度信号が出
力される。出力150 は光ファイバで遅延線94-1の入力と
接続され、出力152 は光ファイバで干渉計40-1と接続さ
れている。
The optical coupler 93-1 branches the optical signal input from its input 146 and outputs it to its output 150 and output 152, and the optical intensity signal from its interferometer 40-1 input from its input 152 and its optical intensity signal. The add / drop function unit outputs the light intensity signal from the delay line 94-1 input from the input 150 to the output 146. The signal passing through this delay line 94-1 is an interferometer 40-2 to 40-40.
-The light intensity signal from M. Therefore, the output 146 of the optical coupler 93-1 outputs the light intensity signals from the interferometers 40-1 to 40-M. The output 150 is connected to the input of the delay line 94-1 by an optical fiber, and the output 152 is connected to the interferometer 40-1 by an optical fiber.

【0069】光カプラ93-2〜93-Mについても光カプラ93
-1と同じ構成になっており、各々光カプラ93-2〜93-Mの
1つ目の入出力は、この各々光カプラと対応する各々遅
延線94-1〜94-(M-1)の出力と接続され、また各々光カプ
ラ93-2〜93-Mの2つ目の入出力は、この各々光カプラと
対応する干渉計40-2〜40-Mの入出力と接続され、また各
々光カプラ93-2〜93-(M-1)の3つ目の入出力は、この各
々光カプラと対応する遅延線94-2〜94-(M-1)の入力と接
続されている。
The optical couplers 93-2 to 93-M are also the optical couplers 93.
-1 has the same configuration as that of -1, and the first input / output of each optical coupler 93-2 to 93-M corresponds to each delay line 94-1 to 94- (M-1) corresponding to each optical coupler. And the second input / output of each of the optical couplers 93-2 to 93-M is connected to the input / output of the interferometers 40-2 to 40-M corresponding to each of the optical couplers. The third input / output of each optical coupler 93-2 to 93- (M-1) is connected to the input of each delay line 94-2 to 94- (M-1) corresponding to each optical coupler. .

【0070】遅延線94-1は、その入力150 から入力した
光信号をτ0/2 時間遅延させてその出力154 から出力す
る光遅延線である。出力154 は光カプラ93-2と接続され
ている。遅延線94-2〜94-(M-1)についても遅延線94-1と
同じ構成になっており、上述したように、各々遅延線94
-2〜94-(M-1)の入力はこの各々遅延線と対応する光カプ
ラ93-2〜93-(M-1)の出力と接続され、また、各々遅延線
94-2〜94-(M-1)の出力はこの各々遅延線と対応する光カ
プラ93-3〜93-Mの入力と接続されている。
[0070] The delay line 94-1 is an optical delay line for outputting from the output 154 of the optical signal inputted from the input 150 is delayed tau 0/2 hours. The output 154 is connected to the optical coupler 93-2. The delay lines 94-2 to 94- (M-1) also have the same configuration as the delay line 94-1.
-2 to 94- (M-1) input is connected to the output of each optical coupler 93-2 to 93- (M-1) corresponding to each delay line.
The outputs of 94-2 to 94- (M-1) are connected to the inputs of the optical couplers 93-3 to 93-M corresponding to the respective delay lines.

【0071】デマルチプレクサ95の入力162 はO/E 変換
器50の出力162 と接続され、デマルチプレクサ95は、そ
の入力162 から入力した電気信号をその入力142 から入
力したトリガ信号とτ2+ nτ0(n=1 〜M)の遅延時間に基
づいて出力164-1 〜164-M のいずれか1つの出力に選択
的に出力する1:N 構成のアナログスイッチである。各々
出力164-1、164-2、164-3 〜164-M はそれぞれ対応する復
調処理器80-1、80-2、80-3〜80-Mと接続されている。
The input 162 of the demultiplexer 95 is connected to the output 162 of the O / E converter 50, and the demultiplexer 95 converts the electrical signal input from its input 162 into the trigger signal input from its input 142 and τ 2 + nτ. It is an analog switch of 1: N configuration which selectively outputs to any one of outputs 164-1 to 164-M based on a delay time of 0 (n = 1 to M). The outputs 164-1, 164-2, 164-3 to 164-M are connected to the corresponding demodulation processors 80-1, 80-2, 80-3 to 80-M, respectively.

【0072】このように、各々干渉計40-1〜40-Mからの
各々光強度信号が各々対応する復調処理器80-1〜80-Mに
送られ復調され出力される。
In this way, the light intensity signals from the interferometers 40-1 to 40-M are sent to the corresponding demodulation processors 80-1 to 80-M, demodulated and output.

【0073】次に第3実施例の動作を説明する。測定開
始により、変調信号発生器10が光源20に角周波数ω0
正弦波を送ると、光源20はこの正弦波の信号102 に基づ
くFM光信号108 を周波数偏移測定器30に送る。周波数偏
移測定器30はFM光信号108 を受けて光パルスゲート91に
FM光信号110 を送るとともに、このFM光信号108 および
発生器10から送られてきたリセット信号104 を用いて振
動数Nを(8) 式から求めてこのデータ112 を復調処理器
80-1〜80-Mのそれぞれに送る。
Next, the operation of the third embodiment will be described. When the modulation signal generator 10 sends a sine wave having an angular frequency ω 0 to the light source 20 by the start of measurement, the light source 20 sends an FM optical signal 108 based on the sine wave signal 102 to the frequency shift measuring device 30. The frequency deviation measuring device 30 receives the FM optical signal 108 and outputs it to the optical pulse gate 91.
The FM optical signal 110 is sent, and the frequency N is calculated from the equation (8) using the FM optical signal 108 and the reset signal 104 sent from the generator 10, and this data 112 is demodulated and processed.
Send to each of 80-1 to 80-M.

【0074】また、これに並行してゲート信号発生器90
は図10a で示すゲートパルス140 を光パルスゲート91に
出力するとともに、このトリガ信号142 をデマルチプレ
クサ95に送る。光パルスゲート91はゲートパルス140 の
ハイレベル(図10a の700-1)の期間FM光信号110 を通過
させてパルス化されたFM光信号144 を光カプラ92に送
る。光カプラ92はFM光信号144 を受け干渉型光ファイバ
センサアレイ400 にパルス化されたFM光信号146 に送る
とともに、このFM光信号146 をアレイ400 に送ることに
よりアレイ400 を構成する干渉計40-1〜40-Mから送り返
されてくる図10bに示す時分割多重化された光強度信号1
48 を O/E変換器50に送る。
Further, in parallel with this, the gate signal generator 90
Outputs the gate pulse 140 shown in FIG. 10a to the optical pulse gate 91 and sends this trigger signal 142 to the demultiplexer 95. The optical pulse gate 91 passes the FM optical signal 110 during the high level of the gate pulse 140 (700-1 in FIG. 10a) and sends the pulsed FM optical signal 144 to the optical coupler 92. The optical coupler 92 receives the FM optical signal 144, sends it to the pulsed FM optical signal 146 to the interferometric optical fiber sensor array 400, and sends this FM optical signal 146 to the array 400 to form an interferometer 40. -1 to 40-M, the time-division multiplexed light intensity signal 1 shown in Fig. 10b is sent back.
Send 48 to O / E converter 50.

【0075】O/E変換器50は、時分割多重化(パルス
化)された光強度信号148 を電気信号162 に変換してデ
マルチプレクサ95に送る。デマルチプレクサ95はパルス
化されて送られてくる各々干渉計40-1〜40-Mからの電気
信号162 をゲート信号発生器90から送られてくるトリガ
信号142 によりその各々干渉計40-1〜40-Mと対応する復
調処理器80-1〜80-Mのそれぞれに分離して送る。各々復
調処理器80-1〜80-Mはそれぞれ送られてくる電気信号16
2 と変調信号発生器10から送られてくる角周波数ω0
正弦波106 と周波数偏移測定器30から送られてくる振動
数Nのデータ112から(20)式の信号を形成してそれぞれ
の出力166-1 〜166-M に出力する。これにより、Bおよ
びCに依存いない復調出力を得ることができる。
The O / E converter 50 converts the time-division multiplexed (pulsed) light intensity signal 148 into an electric signal 162 and sends it to the demultiplexer 95. The demultiplexer 95 receives the electric signals 162 from the interferometers 40-1 to 40-M, which are sent in a pulsed form, by the trigger signal 142 sent from the gate signal generator 90. 40-M and the corresponding demodulation processors 80-1 to 80-M are separately sent. The demodulators 80-1 to 80-M each receive an electric signal 16
2 and the sine wave 106 of the angular frequency ω 0 sent from the modulation signal generator 10 and the data 112 of the frequency N sent from the frequency shift measuring device 30 to form a signal of equation (20), respectively. Output to 166-1 to 166-M. This makes it possible to obtain a demodulation output that does not depend on B and C.

【0076】このような第3実施例のシステムによれ
ば、従来の変調信号発生器5を変調信号発生器10に変更
し、従来のシステムに新たに周波数偏移測定器30、 復調
処理器80-1〜80-Mを設けたので、レーザの周波数変調の
周波数偏移の変動による復調出力の不安定さを改善し、
干渉型光ファイバセンサアレイ400 の干渉計40-1〜40-M
の光カプラでの偏光依存損失変動および干渉計40-1〜40
-Mにシングルモードファイバを使用した場合などに起こ
るO/E 変換器50の出力振幅Bの変動による復調出力の不
安定さを改善することができる。
According to the system of the third embodiment, the conventional modulation signal generator 5 is changed to the modulation signal generator 10, and the frequency deviation measuring device 30 and the demodulation processor 80 are newly added to the conventional system. -1 to 80-M is provided, so the instability of the demodulation output due to the fluctuation of the frequency deviation of the frequency modulation of the laser is improved,
Interferometer 40-1 to 40-M of the interferometric optical fiber sensor array 400
Dependent Loss Variation and Interferometers 40-1 to 40 in Optical Couplers
The instability of the demodulation output due to the fluctuation of the output amplitude B of the O / E converter 50 which occurs when a single mode fiber is used for -M can be improved.

【0077】図11には本発明による光ファイバセンサシ
ステムの第4の実施例が示されている。図11において、
図9の構成と相違するところは、変調信号発生器10を変
調信号発生器12に変更した点であり、 周波数偏移測定器
30を周波数偏移測定器32に変更した点である。また、こ
の周波数偏移測定器32は復調処理器80-1〜80-Mに振動数
Nのデータを送らない構成になっているため復調処理器
80-1〜80-Mは上記復調処理器80の動作と異なる動作を行
うのでこれについては後述する。
FIG. 11 shows a fourth embodiment of the optical fiber sensor system according to the present invention. In FIG.
The difference from the configuration of FIG. 9 is that the modulation signal generator 10 is changed to a modulation signal generator 12.
This is a point in which 30 is changed to a frequency deviation measuring device 32. Further, since the frequency shift measuring device 32 is configured not to send the data of the frequency N to the demodulation processors 80-1 to 80-M, the demodulation processor is provided.
Since 80-1 to 80-M operate differently from the operation of the demodulation processor 80, this will be described later.

【0078】変調信号発生器12は角周波数がω0 の正弦
波の信号を発振させる回路、自動利得制御回路およびリ
セット信号発生回路から構成され、正弦波発振回路は正
弦波の信号をその出力106 に出力し、自動利得制御回路
はこの制御回路内の基準電圧とその入力190 から入力す
る電圧の差に基づいて正弦波発振回路から入力する正弦
波の信号のレベルを制御してその出力102 に出力し、リ
セット信号発生回路は正弦波発振回路から入力する正弦
波の信号に基づいてリセット信号を生成しその出力104
に出力する。出力102 は光源20と接続され、出力104 は
周波数偏移測定器32と接続され、出力106 は復調処理器
80-1〜80-Mと接続されている。
The modulation signal generator 12 is composed of a circuit for oscillating a sine wave signal having an angular frequency of ω 0 , an automatic gain control circuit, and a reset signal generating circuit. The sine wave oscillating circuit outputs a sine wave signal at its output 106. The automatic gain control circuit controls the level of the sine wave signal input from the sine wave oscillation circuit based on the difference between the reference voltage in this control circuit and the voltage input from its input 190, and outputs it to its output 102. The reset signal generating circuit generates a reset signal based on the sine wave signal input from the sine wave oscillating circuit, and outputs the reset signal.
Output to The output 102 is connected to the light source 20, the output 104 is connected to the frequency deviation measuring device 32, and the output 106 is the demodulation processor.
It is connected to 80-1 to 80-M.

【0079】図12を参照すると、周波数偏移測定器32は
周波数偏移測定器30で用いた光カプラ310、周波数偏移測
定用干渉計320、O/E 変換器330 およびカウンタ340 の他
に演算回路350 を有する構成になっている。したがっ
て、光カプラ310、周波数偏移測定用干渉計320、O/E 変換
器330 およびカウンタ340 の説明は省略する。
Referring to FIG. 12, in addition to the optical coupler 310 used in the frequency deviation measuring device 30, the frequency deviation measuring interferometer 320, the O / E converter 330 and the counter 340, the frequency deviation measuring device 32 is used. It has a configuration including an arithmetic circuit 350. Therefore, the description of the optical coupler 310, the frequency shift measuring interferometer 320, the O / E converter 330, and the counter 340 is omitted.

【0080】演算回路350 の入力はカウンタ340 の出力
112 と接続され、演算回路350 は基本的には上記(8) 式
の演算を行う回路であり、この回路はその入力112 から
入力した振動数Nの値(整数)と予め求めておいた干渉
計320 の光路差△L1 、干渉計320 のアームとなる光フ
ァイバの屈折率n1および真空中の光速c0から最大周波数
偏移νd を求め、この求めた最大周波数偏移νd に対応
する電圧をその出力190 に出力する。
The input of the arithmetic circuit 350 is the output of the counter 340.
The calculation circuit 350 is basically a circuit that is connected to the circuit 112 and performs the calculation of the above equation (8). This circuit interferes with the value (integer) of the frequency N input from the input 112 of the circuit. optical path difference meter 320 △ L 1, determine the maximum frequency deviation [nu d from the light velocity c 0 of the refractive index n 1 and a vacuum of optical fiber as the arm of the interferometer 320, the maximum frequency deviation [nu d this that obtained It outputs the corresponding voltage on its output 190.

【0081】したがって、このシステムではこの最大周
波数偏移νd の電圧が所定の電圧であれば変調信号発生
器12内の基準電圧と同じになり、それらの比較による差
の電圧は0となるから変調信号発生器12の出力102 から
は今までの正弦波の信号のレベルと同じレベルで出力さ
れる。また基準電圧より最大周波数偏移νd の電圧が下
がれば正弦波の信号のレベルを上げ、また基準電圧より
最大周波数偏移νd の電圧が上がれば正弦波の信号のレ
ベルを下げて基準電圧と最大周波数偏移νd の電圧が一
致するように制御されている。
Therefore, in this system, if the voltage of this maximum frequency deviation ν d is a predetermined voltage, it becomes the same as the reference voltage in the modulation signal generator 12, and the voltage difference between them becomes 0. The output 102 of the modulation signal generator 12 is output at the same level as the level of the sine wave signal so far. If the voltage with the maximum frequency deviation ν d is lower than the reference voltage, the level of the sine wave signal is raised, and if the voltage with the maximum frequency deviation ν d is higher than the reference voltage, the level of the sine wave signal is lowered and the reference voltage is lowered. And the voltage of the maximum frequency shift ν d are controlled so as to match.

【0082】次に図11のシステムで用いた場合の復調処
理器80について説明する。詳細には復調処理器80の変調
度・関数演算器86について説明する。変調度・関数演算
器86は上述したように演算回路68a、68b、68c と演算回路
86a、86b から構成されているが、このうちの演算回路68
a は振動数Nの値から最大周波数偏移νd を求めていた
が、この図11のシステムの場合は最大周波数偏移νd
一定の値に保たれているのでこの値を予めこの演算回路
68a の出力に設定しておけばよい。これ以外の演算回路
68b、68c と演算回路86a、86b については上述したのと同
じ動作を行うので説明を省略する。
Next, the demodulation processor 80 used in the system of FIG. 11 will be described. In detail, the modulation factor / function calculator 86 of the demodulation processor 80 will be described. As described above, the modulation / function calculator 86 includes the calculation circuits 68a, 68b, 68c and the calculation circuit.
Comprised of 86a and 86b, of which the arithmetic circuit 68
For a, the maximum frequency deviation ν d was obtained from the value of the frequency N, but in the case of the system of FIG. 11, the maximum frequency deviation ν d is kept at a constant value, so this value is calculated in advance. circuit
It should be set to the output of 68a. Other arithmetic circuits
The operations 68b and 68c and the arithmetic circuits 86a and 86b perform the same operations as those described above, and thus the description thereof is omitted.

【0083】第4実施例の動作については第3実施例と
異なるところを説明する。変調信号発生器12が光源20に
角周波数ω0 の正弦波を送ると、光源20はこの正弦波の
信号102 に基づく最大周波数偏移νd のFM光信号108 を
周波数偏移測定器32に送る。周波数偏移測定器32はFM光
信号108 を受けて光パルスゲート91にFM光信号110 を送
るとともに、このFM光信号108 および発生器10から送ら
れてくるリセット信号104 を用いて振動数Nを(8) 式か
ら求め、さらに振動数Nの値から光源20の最大周波数偏
移νd の電圧を求めて変調信号発生器12に送る。変調信
号発生器12は内部の基準電圧値とこの送られてきた最大
周波数偏移νd の電圧値とを比較し、この比較値に基づ
いてこの出力102 から出力する正弦波のレベルを制御
し、このレベル制御された正弦波を再度光源20に送る。
このループ回路により常にレーザの最大周波数偏移νd
の値を所定の値にする。
Regarding the operation of the fourth embodiment, the difference from the third embodiment will be described. When the modulation signal generator 12 sends a sine wave having an angular frequency ω 0 to the light source 20, the light source 20 sends an FM optical signal 108 having a maximum frequency shift ν d based on the sine wave signal 102 to the frequency shift measuring device 32. send. The frequency shift measuring device 32 receives the FM optical signal 108, sends the FM optical signal 110 to the optical pulse gate 91, and uses the FM optical signal 108 and the reset signal 104 sent from the generator 10 to generate a frequency N. Is calculated from the equation (8), the voltage of the maximum frequency deviation ν d of the light source 20 is calculated from the value of the frequency N, and the voltage is sent to the modulation signal generator 12. The modulation signal generator 12 compares the internal reference voltage value with this sent voltage value of the maximum frequency deviation ν d , and controls the level of the sine wave output from this output 102 based on this comparison value. , Sends the level-controlled sine wave again to the light source 20.
This loop circuit ensures that the maximum frequency deviation of the laser is always ν d
To a predetermined value.

【0084】各々復調処理器80-1〜80-Mの変調度・関数
演算器86はその演算回路68a の出力に予め設定された所
定の最大周波数偏移νd の値を用いて(19)式の信号を形
成して除算器70に送る。各々復調処理器80-1〜80-Mの除
算器88は(5) 式の信号を(19)式の信号で除算して(20)式
の信号を形成してその各々の出力166-1 〜166-M から出
力する。(20)式からわかるように、各々復調処理器80-1
〜80-MからはBおよびCに依存しない復調出力を得るこ
とができる。
The modulation factor / function calculator 86 of each of the demodulation processors 80-1 to 80-M uses the value of the predetermined maximum frequency deviation ν d preset in the output of the calculation circuit 68a (19). The formula signal is formed and sent to the divider 70. The divider 88 of each of the demodulation processors 80-1 to 80-M divides the signal of equation (5) by the signal of equation (19) to form the signal of equation (20), and outputs the respective outputs 166-1. Output from ~ 166-M. As can be seen from equation (20), each demodulation processor 80-1
A demodulation output independent of B and C can be obtained from .about.80-M.

【0085】このような第4実施例のシステムによれ
ば、従来の変調信号発生器5を変調信号発生器12に変更
し、従来のシステムに新たに周波数偏移測定器32、 復調
処理器80-1〜80-Mを設けたので、レーザの周波数変調の
周波数偏移の変動による復調出力の不安定さを改善し、
干渉型光ファイバセンサアレイ400 の干渉計40-1〜40-M
の光カプラでの偏光依存損失変動および干渉計40-1〜40
-Mにシングルモードファイバを使用した場合などに起こ
るO/E 変換器50の出力振幅Bの変動による復調出力の不
安定さを改善することができる。
According to the system of the fourth embodiment, the conventional modulation signal generator 5 is changed to the modulation signal generator 12, and the frequency shift measuring device 32 and the demodulation processor 80 are newly added to the conventional system. -1 to 80-M is provided, so the instability of the demodulation output due to the fluctuation of the frequency deviation of the frequency modulation of the laser is improved,
Interferometer 40-1 to 40-M of the interferometric optical fiber sensor array 400
Dependent Loss Variation and Interferometers 40-1 to 40 in Optical Couplers
The instability of the demodulation output due to the fluctuation of the output amplitude B of the O / E converter 50 which occurs when a single mode fiber is used for -M can be improved.

【0086】なお、第1〜4の実施例において、周波数
偏移測定器30、32 の周波数偏移測定用干渉計320 にマイ
ケルソン干渉計を用いた例で説明したが、マッハ−ツェ
ンダ干渉計等の他の型の干渉計を使用してもよい。また
第1〜4の実施例の復調処理器60、80 において、sin/co
s 復調器66の出力からJ1(C)J2(C)を除算する例で説明し
たが、同期検波器62または82と同期検波器64または84の
出力でJ1(C) とJ2(C)を除算するようにしてもよい。
In the first to fourth embodiments, the Michelson interferometer is used as the frequency shift measuring interferometer 320 of the frequency shift measuring devices 30 and 32, but the Mach-Zehnder interferometer is used. Other types of interferometers, such as Further, in the demodulation processors 60 and 80 of the first to fourth embodiments, sin / co
s The example of dividing J 1 (C) J 2 (C) from the output of demodulator 66 has been explained, but J 1 (C) and J 2 (J) at the output of synchronous detector 62 or 82 and synchronous detector 64 or 84. (C) may be divided.

【0087】また、第3、4の実施例ではマイケルソン
干渉計で構成したセンサを従属接続で配列し、時分割多
重伝送する例で説明したが、センサとしてマッハ−ツェ
ンダ干渉計等の他の型の干渉計を用いもよいし、配列方
法も並列接続等の他の配列にしてもよいし、多重伝送方
法も周波数多重等の他の方法にしてもよい。さらに第
3、4の実施例では、周波数偏移測定器30、32 を光源20
と光パルスゲート91の間に配置する例で説明したが、光
源20とセンサ400 の間であれば何処に配置してもよい。
Further, in the third and fourth embodiments, the case where the sensors constituted by Michelson interferometers are arranged in a cascade connection and time division multiplex transmission is explained, but other sensors such as a Mach-Zehnder interferometer are used as the sensors. Type interferometer may be used, the array method may be another array such as parallel connection, and the multiplex transmission method may be another method such as frequency multiplex. Furthermore, in the third and fourth embodiments, the frequency shift measuring devices 30 and 32 are connected to the light source 20.
However, it may be arranged anywhere between the light source 20 and the sensor 400.

【0088】なおさらに、第1〜4の実施例で、周波数
偏移の変動が許容範囲内であれば、周波数偏移測定器3
0、32 を設けずに、設定した周波数偏移と干渉計の光路
差から求めた変調度を復調処理器60、80 において用いる
構成にしてもよい。
Furthermore, in the first to fourth embodiments, if the variation of the frequency deviation is within the allowable range, the frequency deviation measuring device 3
Instead of providing 0 and 32, the demodulation processors 60 and 80 may be configured to use the degree of modulation obtained from the set frequency deviation and the optical path difference of the interferometer.

【0089】[0089]

【発明の効果】このように本発明によれば、変調信号発
生手段は角周波数がω0 の正弦波の信号と、この正弦波
の信号に同期したリセット信号を出力する。光源手段は
変調信号発生手段から正弦波の信号を受け、この信号に
基づいて周波数変調された光信号を出力する。周波数偏
移測定手段は光源手段から光信号を、変調信号発生手段
からリセット信号を受け、受けた光信号を出力するとと
もに、受けたリセット信号に基づいて受けた光信号の最
大周波数偏移νd を示す信号を求める。干渉計手段は周
波数偏移測定手段から光信号を受け、この受けた光信号
に応じた2つの光ファイバ間の位相差に基づく光強度信
号を出力する。第1の光/電気変換手段は干渉計手段か
ら光強度信号を受け、この光強度信号に基づく電気信号
I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出力する。復調処理手段
は変調信号発生手段から正弦波の信号を、第1の光/電
気変換手段からI信号を、周波数偏移測定手段からνd
信号を受け、受けた正弦波の信号およびI信号に応じた
X=B2・J1(C)・J2(C)・ φ(t) の信号を求め、この受けたν
d 信号とI信号に応じたY=J1(C)・J2(C) の信号またはU=
B2・J1(C)・J2(C) の信号を求め、XをYで除算してZ=B2
・ φ(t) の信号またはXをUで除算してV=φ(t) の信号
を求める。
As described above, according to the present invention, the modulation signal generating means outputs a sine wave signal having an angular frequency of ω 0 and a reset signal synchronized with this sine wave signal. The light source means receives a sine wave signal from the modulation signal generating means and outputs a frequency-modulated optical signal based on this signal. The frequency deviation measuring means receives the optical signal from the light source means, receives the reset signal from the modulation signal generating means, outputs the received optical signal, and outputs the maximum frequency deviation v d of the received optical signal based on the received reset signal. Is obtained. The interferometer means receives the optical signal from the frequency shift measuring means and outputs a light intensity signal based on the phase difference between the two optical fibers according to the received optical signal. The first optical / electrical converting means receives the light intensity signal from the interferometer means and outputs an electric signal I = A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)] based on the light intensity signal. The demodulation processing means outputs a sinusoidal signal from the modulated signal generating means, an I signal from the first optical / electrical converting means, and a ν d from the frequency deviation measuring means.
Receiving a signal and responding to the received sine wave signal and I signal
X = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · φ (t) signal is obtained, and the received ν
Signal of Y = J 1 (C) ・ J 2 (C) or U = depending on d signal and I signal
Find the signals of B 2 · J 1 (C) · J 2 (C), divide X by Y, and Z = B 2
• Divide the φ (t) signal or X by U to obtain the V = φ (t) signal.

【0090】したがって、C信号またはB、C の信号に左
右されない安定した物理量を含む復調出力を効果的に得
ることができる。
Therefore, it is possible to effectively obtain a demodulation output including a stable physical quantity that is not affected by the C signal or the B and C signals.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る光ファイバセンサ
システムの機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of an optical fiber sensor system according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1、7、9 に示した光ファイバセンサシステムに
含まれる周波数偏移測定器のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a frequency deviation measuring device included in the optical fiber sensor system shown in FIGS.

【図3】図1、7、13に示した光ファイバセンサシステムに
含まれるO/E 変換器の出力波形と図9、11のデマルチプレ
クサの出力波形の第1の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a first example of output waveforms of an O / E converter included in the optical fiber sensor system shown in FIGS. 1, 7, and 13 and output waveforms of the demultiplexers of FIGS.

【図4】図1、7、13に示した光ファイバセンサシステムに
含まれるO/E 変換器の出力波形と図9、11のデマルチプレ
クサの出力波形の第2の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a second example of output waveforms of the O / E converter included in the optical fiber sensor system shown in FIGS. 1, 7, and 13 and output waveforms of the demultiplexers of FIGS.

【図5】図1、7、9、11、13 に示した光ファイバセンサシス
テムに含まれるsin/cos 復調器のブロック図である。
5 is a block diagram of a sin / cos demodulator included in the fiber optic sensor system shown in FIGS. 1, 7, 9, 11, and 13. FIG.

【図6】図1に示した光ファイバセンサシステムに含ま
れる変調度・関数演算器のブロック図である。
6 is a block diagram of a modulation / function calculator included in the optical fiber sensor system shown in FIG.

【図7】本発明の第2の実施例に係る光ファイバセンサ
システムの機能ブロック図である。
FIG. 7 is a functional block diagram of an optical fiber sensor system according to a second embodiment of the present invention.

【図8】図7、9、11に示した光ファイバセンサシステムに
含まれる変調度・関数演算器のブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram of a modulation / function calculator included in the optical fiber sensor system shown in FIGS.

【図9】本発明の第3の実施例に係る光ファイバセンサ
システムの機能ブロック図である。
FIG. 9 is a functional block diagram of an optical fiber sensor system according to a third embodiment of the present invention.

【図10】図9、11に示した光ファイバセンサシステムの
各部に現れる信号のタイミング図である。
FIG. 10 is a timing chart of signals appearing at various parts of the optical fiber sensor system shown in FIGS.

【図11】本発明の第4の実施例に係る光ファイバセン
サシステムの機能ブロック図である。
FIG. 11 is a functional block diagram of an optical fiber sensor system according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】図11に示した光ファイバセンサシステムに含
まれる周波数偏移測定器のブロック図である。
FIG. 12 is a block diagram of a frequency deviation measuring device included in the optical fiber sensor system shown in FIG.

【図13】従来の光ファイバセンサシステムの機能ブロ
ック図である。
FIG. 13 is a functional block diagram of a conventional optical fiber sensor system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、12 変調信号発生器 20 光源 30、32 周波数偏移測定器 40、40-1 〜40-M 干渉計 50 O/E 変換器 60、80、80-1〜80-M 復調処理器 62、64、82、84 同期検波器 66 sin/cos 復調器 68、86 変調度・関数演算器 70、88 除算器 90 ゲート信号発生器 91 光パルスゲート 92、93-1 〜93-M 光カプラ 94-1〜94-(M-1) 遅延線 95 デマルチプレクサ 400 干渉型光ファイバセンサアレイ 10, 12 Modulation signal generator 20 Light source 30, 32 Frequency deviation measuring device 40, 40-1 to 40-M Interferometer 50 O / E converter 60, 80, 80-1 to 80-M Demodulation processor 62, 64, 82, 84 Synchronous detector 66 sin / cos Demodulator 68, 86 Modulation factor / function calculator 70, 88 Divider 90 Gate signal generator 91 Optical pulse gate 92, 93-1 to 93-M Optical coupler 94- 1 to 94- (M-1) Delay line 95 Demultiplexer 400 Interferometric fiber optic sensor array

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 物理量を検出する光ファイバセンサシス
テムにおいて、該システムは、 角周波数がω0 の正弦波の信号を出力するとともに、該
正弦波の信号に同期したリセット信号を出力する変調信
号発生手段と、 該変調信号発生手段から正弦波の信号を受け、該信号に
基づいて周波数変調された光信号を出力する光源手段
と、 該光源手段から光信号を、前記変調信号発生手段からリ
セット信号を受け、該受けた光信号を出力するととも
に、該受けたリセット信号に基づいて該受けた光信号の
最大周波数偏移νd を示す信号を求める周波数偏移測定
手段と、 該周波数偏移測定手段から光信号を受け、該受けた光信
号に応じた2つの光ファイバ間の位相差に基づく光強度
信号を出力する干渉計手段と、 該干渉計手段から光強度信号を受け、該光強度信号に基
づく電気信号I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出力する第
1の光/電気変換手段と、 前記Aは前記第1の光/電気変換手段に入力する光の平
均パワーであり、前記Bは前記第1の光/電気変換手段
に入力する光の平均パワーと前記干渉計手段を通過した
ときの光のパワーと偏光状態で決まる定数であり、前記
Cは 2πΔL nνd / c0であり、前記ΔLは前記干渉計
手段の2つの光ファイバの光路差であり、前記nは前記
干渉計手段のアームとなる前記2つの光ファイバの屈折
率であり、前記c0は真空中での光速であり、前記φ(t)
は前記干渉計手段を通過したときの光の位相差であり、
前記検出したい物理量の信号はここに含まれており、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を、前記周波数偏移測定手
段からνd 信号を受け、該受けた正弦波の信号およびI
信号に応じたX=B2・J1(C)・J2(C)・ φ(t) の信号を求め、
該受けたνd 信号と該I信号に応じたY=J1(C)・J2(C) の
信号またはU= B2・J1(C)・J2(C) の信号を求め、該Xを該
Yで除算してZ=B2・ φ(t) の信号または該Xを該Uで除
算してV=φ(t) の信号を求める復調処理手段とを有し、 前記J1(C) は前記I信号の第2項目を分析した場合の前
記Cを引数とする1次のベッセル関数であり、前記J
2(C) は2次のベッセル関数であることを特徴とする光
ファイバセンサシステム。
1. An optical fiber sensor system for detecting a physical quantity, wherein the system outputs a sine wave signal having an angular frequency of ω 0 and a modulation signal generation for outputting a reset signal synchronized with the sine wave signal. Means, a light source means for receiving a sine wave signal from the modulation signal generating means, and outputting an optical signal frequency-modulated based on the signal, an optical signal from the light source means, and a reset signal from the modulation signal generating means Frequency shift measuring means for receiving the received optical signal, outputting the received optical signal, and obtaining a signal indicating the maximum frequency shift ν d of the received optical signal based on the received reset signal, and the frequency shift measuring means. Interferometer means for receiving an optical signal from the means and outputting an optical intensity signal based on a phase difference between two optical fibers according to the received optical signal; and an optical intensity signal from the interferometer means for receiving the optical signal Average a first optical / electrical converting means for outputting an electrical signal I = A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)] based on the degree signal, wherein A is of the light input to the first optical / electrical conversion means Is a constant, B is a constant determined by the average power of light input to the first optical / electrical conversion means, the power of light when passing through the interferometer means, and the polarization state, and C is 2πΔL nν d / c 0 , ΔL is the optical path difference between the two optical fibers of the interferometer means, n is the refractive index of the two optical fibers serving as the arm of the interferometer means, and c 0 Is the speed of light in vacuum, and φ (t)
Is the phase difference of the light when passing through the interferometer means,
The signal of the physical quantity to be detected is included here, and the sine wave signal from the modulation signal generating means, the I signal from the first optical / electrical converting means, and the ν d signal from the frequency shift measuring means. And the received sinusoidal signal and I
Calculate the signal of X = B 2・ J 1 (C) ・ J 2 (C) ・ φ (t) according to the signal,
A signal of Y = J 1 (C) · J 2 (C) or a signal of U = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) corresponding to the received ν d signal and the I signal is obtained, And a demodulation processing means for obtaining a signal of Z = B 2 · φ (t) by dividing the X by the Y or a signal of V = φ (t) by dividing the X by the U. 1 (C) is a first-order Bessel function with C as an argument when the second item of the I signal is analyzed, and J (
2 (C) is a second-order Bessel function, which is an optical fiber sensor system.
【請求項2】 請求項1に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記周波数偏移測定手段は、 第1の入力端子と第1の出力端子と第2の入出力端子と
第3の出力端子とを備え、該第1の入力端子から前記光
源手段からの光信号を入力し、該入力した光信号を分岐
して該第1と第2の入出力端子に出力し、該第2の入出
力端子から光強度信号を入力し、該入力した光強度信号
を該第3の出力端子に出力する第1の光カプラ手段と、 前記第2の入出力端子から光信号を受け、該受けた光信
号に応じた2つの光ファイバ間の位相差に基づく光強度
信号を生成し、該生成した光強度信号を前記第2の入出
力端子に出力する周波数偏移測定用干渉計手段と、 前記第3の出力端子から光強度信号を受け、該光強度信
号に基づく電気信号I1=A1+B1cos[C1cos ωot+φ1(t)]
を出力する第2の光/電気変換手段と、 前記A1は前記第2の光/電気変換手段に入力する光の平
均パワーであり、前記B1は前記第2の光/電気変換手段
に入力する光の平均パワーと前記周波数偏移測定用干渉
計手段を通過したときの光のパワーと偏光状態で決まる
定数であり、前記C1は 2πΔL1 n1νd / c0であり、前
記ΔL1 は前記周波数偏移測定用干渉計手段の2つの光
ファイバの光路差であり、前記n1は前記周波数偏移測定
用干渉計手段のアームとなる前記2つの光ファイバの屈
折率であり、前記φ1(t)は前記周波数偏移測定用干渉計
手段を通過したときの光の位相差であり、 前記第2の光/電気変換手段からI1信号を、前記変調信
号発生手段からリセット信号を受け、該リセット信号に
基づいて前記角周波数ω0 の正弦波の半周期またはその
整数倍の期間を示す信号を生成し、該生成した期間内の
該受けたI1信号の振動数を計数し、該振動数を示す信号
を出力するカウンタ手段と、 該カウンタ手段から振動数を示す信号を受け、該受けた
信号に応じた前記νd信号を求める第1の演算手段とを
含むことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
2. The optical fiber sensor system according to claim 1, wherein the frequency deviation measuring means includes a first input terminal, a first output terminal, a second input / output terminal, and a third output terminal. The optical signal from the light source means is input from the first input terminal, the input optical signal is branched and output to the first and second input / output terminals, and the second input / output is provided. First optical coupler means for inputting a light intensity signal from the terminal and outputting the input light intensity signal to the third output terminal; and an optical signal received from the second input / output terminal for receiving the received light signal. An interferometer unit for measuring frequency deviation, which generates a light intensity signal based on a phase difference between two optical fibers corresponding to a signal, and outputs the generated light intensity signal to the second input / output terminal; The light intensity signal is received from the output terminal of No. 3, and the electric signal I 1 = A 1 + B 1 cos based on the light intensity signal [C 1 cos ω o t + φ 1 (t)]
A second optical / electrical converting means, and A 1 is an average power of light input to the second optical / electrical converting means, and B 1 is a second optical / electrical converting means. A constant determined by the average power of the input light and the power of the light when passing through the frequency shift measuring interferometer means and the polarization state, and C 1 is 2πΔL 1 n 1 ν d / c 0 , and ΔL 1 is the optical path difference between the two optical fibers of the frequency shift measuring interferometer means, and n 1 is the refractive index of the two optical fibers forming the arm of the frequency shift measuring interferometer means. , Φ 1 (t) is the phase difference of the light when passing through the frequency shift measuring interferometer means, and the I 1 signal from the second optical / electrical converting means and the modulation signal generating means from the second optical / electrical converting means receiving a reset signal, a half cycle of the sine wave of the angular frequency omega 0 on the basis of the reset signal or Of generating a signal indicating a period of integral multiple counts the frequency of the received I 1 signal within the period thus generated, a counter means for outputting a signal indicating the frequency, frequency from said counter means And a first arithmetic means for obtaining the ν d signal according to the received signal.
【請求項3】 請求項2に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記周波数偏移測定干渉計手段は、 第4の入出力端子と第5の入出力端子と第6の入出力端
子とを備え、該第4の入出力端子から前記第2の入出力
端子から出力された光信号を入力し、該入力した光信号
を分岐して該第5と第6の入出力端子に出力し、該第5
および第6の入出力端子からそれぞれ反射光信号を入力
し、該入力した反射光信号から前記2つの光ファイバ間
の位相差に基づく光強度信号を生成して該第4の入出力
端子を介して前記第2の入出力端子に出力する第2の光
カプラ手段と、 前記第5の入出力端子から光信号を入力し、該入力した
光信号を伝送するとともに、該伝送されてきた光信号の
反射光信号を伝送する第1の所定の長さを有する第1の
光ファイバ手段と、 前記第6の入出力端子から光信号を入力し、該入力した
光信号を伝送するとともに、該伝送されてきた光信号の
反射光信号を伝送する第2の所定の長さを有する第2の
光ファイバ手段と、 前記第1の所定の長さと第2の所定の長さに基づく前記
光路差ΔL1 は前記光源のコヒーレンス長と同じかまた
はそれより以下に設定され、 前記第1の光ファイバ手段から伝送されてきた光信号の
前記反射光信号を形成する第1の反射鏡と、 前記第2の光ファイバ手段から伝送されてきた光信号の
前記反射光信号を形成する第2の反射鏡とを含むことを
特徴とする光ファイバセンサシステム。
3. The optical fiber sensor system according to claim 2, wherein the frequency deviation measuring interferometer means includes a fourth input / output terminal, a fifth input / output terminal, and a sixth input / output terminal. , The optical signal output from the second input / output terminal is input from the fourth input / output terminal, the input optical signal is branched and output to the fifth and sixth input / output terminals, Fifth
And a reflected light signal from each of the sixth input / output terminals, a light intensity signal based on the phase difference between the two optical fibers is generated from the input reflected light signal, and the reflected light signal is generated via the fourth input / output terminal. Second optical coupler means for outputting to the second input / output terminal, and an optical signal input from the fifth input / output terminal, transmitting the input optical signal, and transmitting the optical signal. A first optical fiber means having a first predetermined length for transmitting the reflected optical signal, and an optical signal input from the sixth input / output terminal, transmitting the input optical signal, and transmitting the optical signal. Second optical fiber means having a second predetermined length for transmitting a reflected optical signal of the received optical signal, and the optical path difference ΔL based on the first predetermined length and the second predetermined length 1 is equal to or less than the coherence length of the light source A first reflecting mirror configured to form the reflected light signal of the optical signal transmitted from the first optical fiber means, and the reflected light of the optical signal transmitted from the second optical fiber means A fiber optic sensor system including a second reflector for forming a signal.
【請求項4】 請求項1に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記復調処理手段は、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を受け、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じた前記X信号を求める第1の復
調手段と、 前記周波数偏移測定手段からνd 信号を受け、該受けた
νd 信号と予め設定しておいた前記干渉計手段の光路差
ΔLおよび屈折率nの信号と予め設定しておいた真空中
での光速c0の信号からC信号の求める第2の演算手段
と、 前記第1の光/電気変換手段から受けた前記I信号の第
2項目の信号をベッセル関数に変換するとともに、該第
2の演算手段からのC信号に基づいて該変換したベッセ
ル関数J1(C) とJ2(C) の信号を求める第3の演算手段
と、 該第3の演算手段で求めたJ1(C) とJ2(C) を乗算して前
記Y信号を求める第4の演算手段と、 該第4の演算手段からY信号を、前記第1の復調手段か
らX信号を受け、該Xを該Yで除算して前記Z信号を求
める第1の除算手段とを含むことを特徴とする光ファイ
バセンサシステム。
4. The optical fiber sensor system according to claim 1, wherein the demodulation processing means receives a sine wave signal from the modulation signal generation means and an I signal from the first optical / electrical conversion means. A first demodulation means for obtaining the X signal corresponding to the received sinusoidal signal and the I signal, and a ν d signal from the frequency deviation measuring means are set in advance with the received ν d signal. The second optical operation means for obtaining the C signal from the signal of the optical path difference ΔL and the refractive index n of the interferometer means and the signal of the light speed c 0 in the vacuum which is preset, and the first optical / electrical The signal of the second item of the I signal received from the converting means is converted into a Bessel function, and the converted Bessel functions J 1 (C) and J 2 (C) based on the C signal from the second calculating means. ) And a third calculation means for calculating the signal A fourth computing means J 1 (C) and for multiplying J 2 and (C) determining the Y signal, the Y signal from the arithmetic means of said 4 receives the X signal from the first demodulating means , A first division unit for dividing the X by the Y to obtain the Z signal.
【請求項5】 請求項1に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記復調処理手段は、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を受け、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じたP=2B・J1(C)・sinφ(t) の信
号、 Q=-2B・J2(C)・cos φ(t) の信号および前記X信号を
求める第2の復調手段と、 前記周波数偏移測定手段からνd 信号を受け、該受けた
νd 信号と予め設定しておいた前記干渉計手段の光路差
ΔLおよび屈折率nの信号と予め設定しておいた真空中
での光速c0の信号からC信号の求める第2の演算手段
と、 前記第1の光/電気変換手段から受けた前記I信号の第
2項目の信号をベッセル関数に変換するとともに、該第
2の演算手段からのC信号に基づいて該変換したベッセ
ル関数J1(C) とJ2(C) の信号を求める第3の演算手段
と、 前記第2の復調手段からPおよびQ信号を、該第3の演
算手段からJ1(C) およびJ2(C) 信号を受け、該P信号を
該J1(C) 信号で除算して R=B・sinφ(t) の信号を求め、
該Q信号を該J2(C) 信号で除算して S=-B・cos φ(t) の
信号を求める第5の演算手段と、 該第5の演算手段からRおよびS信号を受け、該RとS
の信号の自乗和を行なうことで B2 の信号を求め、該 B
2 の信号と前記第3の演算手段からの J1(C)とJ2(C)と
を乗算して前記U信号を求める第6の演算手段と、 該第6の演算手段からU信号を、前記第1の復調手段か
らX信号を受け、該Xを該Uで除算して前記V信号を求
める除算手段とを含むことを特徴とする光ファイバセン
サシステム。
5. The optical fiber sensor system according to claim 1, wherein the demodulation processing means receives a sinusoidal signal from the modulation signal generation means and an I signal from the first optical / electrical conversion means, A signal of P = 2B · J 1 (C) · sin φ (t) corresponding to the received sine wave signal and I signal, a signal of Q = −2B · J 2 (C) · cos φ (t) and the above The second demodulation means for obtaining the X signal and the ν d signal from the frequency shift measuring means, and the received ν d signal and the preset optical path difference ΔL and refractive index n of the interferometer means. A second arithmetic means for obtaining a C signal from a signal and a signal of a light speed c 0 in a preset vacuum, and a signal of the second item of the I signal received from the first optical / electrical converting means Is converted into a Bessel function, and the converted Bessel functions J 1 (C) and J 2 are converted based on the C signal from the second calculating means. A third computing means for obtaining the signal of (C), P and Q signals from the second demodulating means, J 1 (C) and J 2 (C) signals from the third computing means, and Divide the P signal by the J 1 (C) signal to obtain the signal of R = B · sin φ (t),
Fifth computing means for dividing the Q signal by the J 2 (C) signal to obtain a signal of S = −B · cos φ (t), and R and S signals from the fifth computing means, The R and S
The signal of B 2 is obtained by performing the sum of squares of the signal of
A sixth arithmetic means for obtaining the U signal is multiplied by J 1 and (C) J 2 and (C) from 2 signal and the third computing means, the U signal from the arithmetic means of said 6 , A division means for receiving the X signal from the first demodulation means and dividing the X by the U to obtain the V signal.
【請求項6】 物理量を検出する光ファイバセンサシス
テムにおいて、該システムは、 比較電圧を入力し、該入力した比較電圧と基準電圧の差
に基づくレベルの角周波数がω0 の正弦波の信号を出力
するとともに、該正弦波の信号に同期したリセット信号
を出力する変調信号発生手段と、 該変調信号発生手段から正弦波の信号を受け、該信号に
基づいて周波数変調された光信号を出力する光源手段
と、 該光源手段から光信号を、前記変調信号発生手段からリ
セット信号を受け、該受けた光信号を出力するととも
に、該受けたリセット信号に基づいて該受けた光信号の
最大周波数偏移νd を示す信号を求め、該求めた信号に
応じた前記比較電圧を出力する周波数偏移測定手段と、 前記変調信号発生手段、光源手段および周波数偏移測定
手段により最大周波数偏移νd が所定の一定の値になる
ように構成されており、 該周波数偏移測定手段から光信号を受け、該受けた光信
号に応じた2つの光ファイバ間の位相差に基づく光強度
信号を出力する干渉計手段と、 該干渉計手段から光強度信号を受け、該光強度信号に基
づく電気信号I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出力する第
1の光/電気変換手段と、 前記Aは前記第1の光/電気変換手段に入力する光の平
均パワーであり、前記Bは前記第1の光/電気変換手段
に入力する光の平均パワーと前記干渉計手段を通過した
ときの光のパワーと偏光状態で決まる定数であり、前記
Cは 2πΔL nνd / c0であり、前記ΔLは前記干渉計
手段の2つの光ファイバの光路差であり、前記nは前記
干渉計手段のアームとなる前記2つの光ファイバの屈折
率であり、前記c0は真空中での光速であり、前記φ(t)
は前記干渉計手段を通過したときの光の位相差であり、
前記検出したい物理量の信号はここに含まれており、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を受け、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じたX=B2・J1(C)・J2(C)・φ(t) の
信号を求め、予め設定された前記所定のνd 信号および
該受けたI信号に応じたY=J1(C)・J2(C) の信号またはU=
B2・J1(C)・J2(C) の信号を求め、該Xを該Yで除算して
Z=B2・ φ(t) の信号または該Xを該Uで除算してV=φ
(t) の信号を求める復調処理手段とを有し、 前記J1(C) は前記I信号の第2項目を分析した場合の前
記Cを引数とする1次のベッセル関数であり、前記J
2(C) は2次のベッセル関数であることを特徴とする光
ファイバセンサシステム。
6. An optical fiber sensor system for detecting a physical quantity, wherein the system inputs a comparison voltage and outputs a sine wave signal having an angular frequency ω 0 at a level based on a difference between the input comparison voltage and a reference voltage. A modulation signal generating unit that outputs a reset signal in synchronization with the sine wave signal and a sine wave signal from the modulation signal generating unit, and outputs an optical signal that is frequency-modulated based on the signal. The light source means receives an optical signal from the light source means, receives a reset signal from the modulation signal generating means, outputs the received optical signal, and outputs a maximum frequency deviation of the received optical signal based on the received reset signal. A frequency deviation measuring means for obtaining a signal indicating the shift ν d and outputting the comparison voltage according to the obtained signal; and the modulation signal generating means, the light source means and the frequency deviation measuring means. The maximum frequency deviation ν d is configured to have a predetermined constant value, receives the optical signal from the frequency deviation measuring means, and determines the phase difference between the two optical fibers according to the received optical signal. An interferometer means for outputting a light intensity signal based on the interferometer means, and a first signal for receiving the light intensity signal from the interferometer means and outputting an electric signal I = A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)] based on the light intensity signal. Optical / electrical conversion means, A is the average power of light input to the first optical / electrical conversion means, and B is the average power of light input to the first optical / electrical conversion means and the Is a constant determined by the power and polarization state of light passing through the interferometer means, C is 2πΔL nν d / c 0 , and ΔL is an optical path difference between two optical fibers of the interferometer means, The n is the refractive index of the two optical fibers serving as the arm of the interferometer means, c 0 is the speed of light in vacuum, wherein phi (t)
Is the phase difference of the light when passing through the interferometer means,
The signal of the physical quantity to be detected is included here. The sine wave signal is received from the modulation signal generating means, the I signal is received from the first optical / electrical converting means, and the received sine wave signal and I signal are received. A signal of X = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · φ (t) corresponding to the signal is obtained, and Y corresponding to the preset predetermined ν d signal and the received I signal is obtained. = J 1 (C) ・ J 2 (C) signal or U =
Calculate the signals of B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) and divide the X by the Y
Z = B 2 · φ (t) signal or the X is divided by the U to obtain V = φ
demodulation processing means for obtaining the signal of (t), wherein J 1 (C) is a first-order Bessel function with C as an argument when the second item of the I signal is analyzed.
2 (C) is a second-order Bessel function, which is an optical fiber sensor system.
【請求項7】 請求項6に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記周波数偏移測定手段は、 第1の入力端子と第1の出力端子と第2の入出力端子と
第3の出力端子とを備え、該第1の入力端子から前記光
源手段からの光信号を入力し、該入力した光信号を分岐
して該第1と第2の入出力端子に出力し、該第2の入出
力端子から光強度信号を入力し、該入力した光強度信号
を該第3の出力端子に出力する第1の光カプラ手段と、 前記第2の入出力端子から光信号を受け、該受けた光信
号に応じた2つの光ファイバ間の位相差に基づく光強度
信号を生成し、該生成した光強度信号を前記第2の入出
力端子に出力する周波数偏移測定用干渉計手段と、 前記第3の出力端子から光強度信号を受け、該光強度信
号に基づく電気信号I1=A1+B1cos[C1cos ωot+φ1(t)]
を出力する第2の光/電気変換手段と、 前記A1は前記第2の光/電気変換手段に入力する光の平
均パワーであり、前記B1は前記第2の光/電気変換手段
に入力する光の平均パワーと前記周波数偏移測定用干渉
計手段を通過したときの光のパワーと偏光状態で決まる
定数であり、前記C1は 2πΔL1 n1νd / c0であり、前
記ΔL1 は前記周波数偏移測定用干渉計手段の2つの光
ファイバの光路差であり、前記n1は前記周波数偏移測定
用干渉計手段のアームとなる前記2つの光ファイバの屈
折率であり、前記φ1(t)は前記周波数偏移測定用干渉計
手段を通過したときの光の位相差であり、 前記第2の光/電気変換手段からI1信号を、前記変調信
号発生手段からリセット信号を受け、該リセット信号に
基づいて前記角周波数ω0 の正弦波の半周期またはその
整数倍の期間を示す信号を生成し、該生成した期間内の
該受けたI1信号の振動数を計数し、該振動数を示す信号
を出力するカウンタ手段と、 該カウンタ手段から振動数を示す信号を受け、該受けた
信号に応じた前記νd信号を求め、該求めたνd 信号に
応じた前記比較電圧を出力する第1の演算手段とを含む
ことを特徴とする光ファイバセンサシステム。
7. The optical fiber sensor system according to claim 6, wherein the frequency deviation measuring means includes a first input terminal, a first output terminal, a second input / output terminal, and a third output terminal. The optical signal from the light source means is input from the first input terminal, the input optical signal is branched and output to the first and second input / output terminals, and the second input / output is provided. First optical coupler means for inputting a light intensity signal from the terminal and outputting the input light intensity signal to the third output terminal; and an optical signal received from the second input / output terminal for receiving the received light signal. An interferometer unit for measuring frequency deviation, which generates a light intensity signal based on a phase difference between two optical fibers corresponding to a signal, and outputs the generated light intensity signal to the second input / output terminal; The light intensity signal is received from the output terminal of No. 3, and the electric signal I 1 = A 1 + B 1 cos based on the light intensity signal [C 1 cos ω o t + φ 1 (t)]
A second optical / electrical converting means, and A 1 is an average power of light input to the second optical / electrical converting means, and B 1 is a second optical / electrical converting means. A constant determined by the average power of the input light and the power of the light when passing through the frequency shift measuring interferometer means and the polarization state, and C 1 is 2πΔL 1 n 1 ν d / c 0 , and ΔL 1 is the optical path difference between the two optical fibers of the frequency shift measuring interferometer means, and n 1 is the refractive index of the two optical fibers forming the arm of the frequency shift measuring interferometer means. , Φ 1 (t) is the phase difference of the light when passing through the frequency shift measuring interferometer means, and the I 1 signal from the second optical / electrical converting means and the modulation signal generating means from the second optical / electrical converting means receiving a reset signal, a half cycle of the sine wave of the angular frequency omega 0 on the basis of the reset signal or Of generating a signal indicating a period of integral multiple counts the frequency of the received I 1 signal within the period thus generated, a counter means for outputting a signal indicating the frequency, frequency from said counter means An optical fiber for receiving the signal indicating the above, obtaining the ν d signal corresponding to the received signal, and outputting the comparison voltage according to the obtained ν d signal. Sensor system.
【請求項8】 請求項7に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記周波数偏移測定干渉計手段は、 第4の入出力端子と第5の入出力端子と第6の入出力端
子とを備え、該第4の入出力端子から前記第2の入出力
端子から出力された光信号を入力し、該入力した光信号
を分岐して該第5と第6の入出力端子に出力し、該第5
および第6の入出力端子からそれぞれ反射光信号を入力
し、該入力した反射光信号から前記2つの光ファイバ間
の位相差に基づく光強度信号を生成して該第4の入出力
端子を介して前記第2の入出力端子に出力する第2の光
カプラ手段と、 前記第5の入出力端子から光信号を入力し、該入力した
光信号を伝送するとともに、該伝送されてきた光信号の
反射光信号を伝送する第1の所定の長さを有する第1の
光ファイバ手段と、 前記第6の入出力端子から光信号を入力し、該入力した
光信号を伝送するとともに、該伝送されてきた光信号の
反射光信号を伝送する第2の所定の長さを有する第2の
光ファイバ手段と、 前記第1の所定の長さと第2の所定の長さに基づく前記
光路差ΔL1 は前記光源のコヒーレンス長と同じかまた
はそれより以下に設定され、 前記第1の光ファイバ手段から伝送されてきた光信号の
前記反射光信号を形成する第1の反射鏡と、 前記第2の光ファイバ手段から伝送されてきた光信号の
前記反射光信号を形成する第2の反射鏡とを含むことを
特徴とする光ファイバセンサシステム。
8. The optical fiber sensor system according to claim 7, wherein the frequency deviation measuring interferometer means includes a fourth input / output terminal, a fifth input / output terminal, and a sixth input / output terminal. , The optical signal output from the second input / output terminal is input from the fourth input / output terminal, the input optical signal is branched and output to the fifth and sixth input / output terminals, Fifth
And a reflected light signal from each of the sixth input / output terminals, a light intensity signal based on the phase difference between the two optical fibers is generated from the input reflected light signal, and the reflected light signal is generated via the fourth input / output terminal. Second optical coupler means for outputting to the second input / output terminal, and an optical signal input from the fifth input / output terminal, transmitting the input optical signal, and transmitting the optical signal. A first optical fiber means having a first predetermined length for transmitting the reflected optical signal, and an optical signal input from the sixth input / output terminal, transmitting the input optical signal, and transmitting the optical signal. Second optical fiber means having a second predetermined length for transmitting a reflected optical signal of the received optical signal, and the optical path difference ΔL based on the first predetermined length and the second predetermined length 1 is equal to or less than the coherence length of the light source A first reflecting mirror configured to form the reflected light signal of the optical signal transmitted from the first optical fiber means, and the reflected light of the optical signal transmitted from the second optical fiber means A fiber optic sensor system including a second reflector for forming a signal.
【請求項9】 請求項6に記載の光ファイバセンサシス
テムにおいて、 前記復調処理手段は、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を受け、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じた前記X信号を求める第1の復
調手段と、 予め設定された前記 2πを示す信号、ΔLを示す信号、
nを示す信号、νd を示す信号およびc0を示す信号から
前記 2πΔL nνd / c0の演算を行ない変調度を示すC
信号を形成する変調度手段と、 前記第1の光/電気変換手段から受けた前記I信号の第
2項目の信号をベッセル関数に変換するとともに、該変
調度手段からのC信号に基づく該変換したベッセル関数
J1(C) とJ2(C) の信号を求める第2の演算手段と、 該第2の演算手段で求めたJ1(C) とJ2(C) を乗算して前
記Y信号を求める第3の演算手段と、 該第3の演算手段からY信号を、前記第1の復調手段か
らX信号を受け、該Xを該Yで除算して前記Z信号を求
める第1の除算手段とを含むことを特徴とする光ファイ
バセンサシステム。
9. The optical fiber sensor system according to claim 6, wherein the demodulation processing means receives a sinusoidal signal from the modulation signal generation means and an I signal from the first optical / electrical conversion means. First demodulating means for obtaining the X signal in accordance with the received sinusoidal signal and the I signal; a signal indicating the preset 2π and a signal indicating ΔL;
The calculation of 2πΔL nν d / c 0 is performed from the signal indicating n, the signal indicating ν d, and the signal indicating c 0 , and C indicating the modulation degree is obtained.
Modulation degree means for forming a signal, and a signal of the second item of the I signal received from the first optical / electrical conversion means to a Bessel function, and the conversion based on the C signal from the modulation degree means Bessel function
J 1 and (C) a second computing means for obtaining a signal J 2 (C), calculated in the second calculating means J 1 and (C) J 2 the Y signal by multiplying the (C) Third calculating means for obtaining, Y signal from the third calculating means, X signal from the first demodulating means, first dividing means for dividing the X by the Y to obtain the Z signal An optical fiber sensor system comprising:
【請求項10】 請求項6に記載の光ファイバセンサシ
ステムにおいて、 前記復調処理手段は、 前記変調信号発生手段から正弦波の信号を、前記第1の
光/電気変換手段からI信号を受け、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じたP=2B・J1(C)・sinφ(t) の信
号、 Q=-2B・J2(C)・cos φ(t) の信号および前記X信号を
求める第2の復調手段と、 予め設定された前記 2πを示す信号、ΔLを示す信号、
nを示す信号、νd を示す信号およびc0を示す信号を用
いて前記 2πΔL nνd / c0の演算を行ない変調度を示
すC信号を形成する変調度手段と、 前記第1の光/電気変換手段から受けた前記I信号の第
2項目の信号をベッセル関数に変換するとともに、該変
調度手段からのC信号に基づく該変換したベッセル関数
J1(C) とJ2(C) の信号を求める第2の演算手段と、 前記第2の復調手段からPおよびQ信号を、該第2の演
算手段からJ1(C) およびJ2(C) 信号を受け、該P信号を
該J1(C) 信号で除算して R=B・sinφ(t) の信号を求め、
該Q信号を該J2(C) 信号で除算して S=-B・cos φ(t) の
信号を求める第4の演算手段と、 該第4の演算手段からRおよびS信号を受け、該RとS
の信号の自乗和を行なうことで B2 の信号を求め、該 B
2 の信号と前記第2の演算手段からの J1(C)とJ2(C)と
を乗算して前記U信号を求める第5の演算手段と、 該第5の演算手段からU信号を、前記復調手段からX信
号を受け、該Xを該Uで除算して前記V信号を求める第
2の除算手段とを含むことを特徴とする光ファイバセン
サシステム。
10. The optical fiber sensor system according to claim 6, wherein the demodulation processing means receives a sine wave signal from the modulation signal generation means and an I signal from the first optical / electrical conversion means, A signal of P = 2B · J 1 (C) · sin φ (t) corresponding to the received sine wave signal and I signal, a signal of Q = −2B · J 2 (C) · cos φ (t) and the above Second demodulation means for obtaining an X signal; a signal indicating the preset 2π, a signal indicating ΔL,
modulation degree means for performing the calculation of 2πΔL nν d / c 0 using the signal indicating n, the signal indicating ν d and the signal indicating c 0 , and a modulation degree means for forming the C signal indicating the modulation degree; The signal of the second item of the I signal received from the electrical conversion means is converted into a Bessel function, and the converted Bessel function based on the C signal from the modulation degree means
Second computing means for obtaining signals of J 1 (C) and J 2 (C), P and Q signals from the second demodulating means, and J 1 (C) and J 2 from the second computing means. (C) signal is received, the P signal is divided by the J 1 (C) signal to obtain a signal of R = B · sin φ (t),
Fourth computing means for dividing the Q signal by the J 2 (C) signal to obtain a signal S = −B · cos φ (t), and R and S signals from the fourth computing means, The R and S
The signal of B 2 is obtained by performing the sum of squares of the signal of
A fifth arithmetic means for obtaining the U signal is multiplied by J 1 and (C) J 2 and (C) from 2 signal and the second calculating means, a U signal from the arithmetic means of the fifth A second division means for receiving the X signal from the demodulation means and dividing the X by the U to obtain the V signal.
【請求項11】 物理量を検出する光ファイバセンサシ
ステムにおいて、該システムは、 角周波数がω0 の正弦波の信号を出力するとともに、該
正弦波の信号に同期したリセット信号を出力する変調信
号発生手段と、 該変調信号発生手段から正弦波の信号を受け、該信号に
基づいて周波数変調された光信号を出力する光源手段
と、 該光源手段から光信号を、前記変調信号発生手段からリ
セット信号を受け、該受けた光信号を出力するととも
に、該受けたリセット信号に基づいて該受けた光信号の
最大周波数偏移νd を示す信号を求める周波数偏移測定
手段と、 所定の第1の周期で繰り返す所定の第1のパルス幅を有
するゲートパルス信号を出力し、該第1の周期内に所定
の第2の周期で繰り返す所定の第2のパルス幅を有する
複数のパルス信号からなるゲートパルス信号群を出力す
るゲート信号発生手段と、 該ゲート信号発生手段からゲートパルス信号を、前記周
波数偏移測定手段から光信号を受け、該受けたゲートパ
ルス信号の前記第1のパルス幅の期間中に該受けた光信
号を出力する光パルスゲート手段と、 第1の入力端子と第2の入出力端子と第3の出力端子と
を備え、該第1の入力端子から前記光パルスゲート手段
からパルス化された光信号を入力し、該入力した光信号
を該第2の入出力端子に出力し、該第2の入出力端子か
ら光強度信号群を入力し、該入力した光強度信号群を該
第3の出力端子に出力する光カプラ手段と、 前記第2の入出力端子からパルス化された光信号を入力
し、該入力した光信号に応動して複数の干渉計から時分
割多重化されて送られてくる光強度信号群を前記第2の
入出力端子に出力する光ファイバセンサアレイ手段と、 該光ファイバセンサアレイ手段から光強度信号群を受
け、該光強度信号群のそれぞれの光強度信号に基づく電
気信号I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出力する光/電気
変換手段と、 前記Aは前記光/電気変換手段に入力する光の平均パワ
ーであり、前記Bは前記光/電気変換手段に入力する光
の平均パワーと前記光ファイバセンサアレイ手段の各々
干渉計を通過したときの光のパワーと偏光状態で決まる
定数であり、前記Cは 2πΔL nνd / c0であり、前記
ΔLは前記光ファイバセンサアレイ手段の各々干渉計の
2つの光ファイバの光路差であり、前記nは該各々干渉
計のアームとなる2つの光ファイバの屈折率であり、前
記c0は真空中での光速であり、前記φ(t) は該各々干渉
計を通過したときの光の位相差であり、前記検出したい
物理量の信号はここに含まれており、 複数の出力端子を備え、前記光/電気変換手段から時分
割多重化された電気信号Iを、前記ゲート信号発生手段
からゲートパルス信号群を受け、該受けた時分割多重化
されて送られてくる各々電気信号Iを順次送られてくる
該受けたゲートパルス信号群の各々パルス信号の前記第
2のパルス幅の期間でゲートして対応する該複数の出力
端子からそれぞれ出力するデマルチプレクサ手段と、 前記デマルチプレクサの前記複数の出力端子のそれぞれ
と接続され、前記変調信号発生手段から正弦波の信号、
前記デマルチプレクサからI信号を、前記周波数偏移測
定手段からνd 信号を受け、該受けた正弦波の信号およ
びI信号に応じたX=B2・J1(C)・J2(C)・ φ(t) の信号を求
め、該受けたνd 信号と該I信号に応じたY=J1(C)・J
2(C) の信号またはU= B2・J1(C)・J2(C) の信号を求め、
該Xを該Yで除算してZ=B2・ φ(t) の信号または該Xを
該Uで除算してV=φ(t) の信号を求める復調処理手段複
数からなる復調処理手段群を有し、 前記J1(C) は前記I信号の第2項目を分析した場合の前
記Cを引数とする1次のベッセル関数であり、前記J
2(C) は2次のベッセル関数であることを特徴とする光
ファイバセンサシステム。
11. An optical fiber sensor system for detecting a physical quantity, wherein the system outputs a sine wave signal having an angular frequency of ω 0 and a modulation signal generation for outputting a reset signal synchronized with the sine wave signal. Means, a light source means for receiving a sine wave signal from the modulation signal generating means, and outputting an optical signal frequency-modulated based on the signal, an optical signal from the light source means, and a reset signal from the modulation signal generating means Receiving the optical signal, outputting the received optical signal, and determining a signal indicating the maximum frequency deviation ν d of the received optical signal based on the received reset signal, frequency deviation measuring means, and a predetermined first A plurality of pulse signals having a predetermined second pulse width that outputs a gate pulse signal having a predetermined first pulse width that repeats in a cycle and repeats a predetermined second cycle in the first cycle A gate signal generating means for outputting a gate pulse signal group, and a gate pulse signal from the gate signal generating means, an optical signal from the frequency deviation measuring means, and the first pulse of the received gate pulse signal. An optical pulse gate means for outputting the received optical signal during a width period, a first input terminal, a second input / output terminal and a third output terminal are provided, and the optical signal is output from the first input terminal. A pulsed optical signal is input from the pulse gate means, the input optical signal is output to the second input / output terminal, a light intensity signal group is input from the second input / output terminal, and the input signal is input. Optical coupler means for outputting a light intensity signal group to the third output terminal, and pulsed optical signals from the second input / output terminal, and a plurality of interferometers in response to the input optical signals. Intensity of time-division multiplexed light transmitted from Optical fiber sensor array means for outputting a signal group to the second input / output terminal, a light intensity signal group from the optical fiber sensor array means, and an electrical signal I based on each light intensity signal of the light intensity signal group. = A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)] is output, and A is an average power of light input to the optical / electrical converting means, and B is the optical / electrical converting means. Is a constant determined by the average power of the light input to the optical fiber, the power of the light when passing through each interferometer of the optical fiber sensor array means, and the polarization state, C is 2πΔL nν d / c 0 , and ΔL is The optical path difference between the two optical fibers of each interferometer of the optical fiber sensor array means, the n is the refractive index of the two optical fibers serving as the arms of the interferometer, and the c 0 is in vacuum. Is the speed of light, and φ (t) is the interference Is the phase difference of the light when passing through, and the signal of the physical quantity to be detected is included here. It is provided with a plurality of output terminals, and the electric signal I time-division multiplexed from the optical / electrical conversion means is provided. Receiving the gate pulse signal group from the gate signal generating means, receiving the received electric signals I which are time-division-multiplexed and sent, and sequentially sending the received pulse signal of the received gate pulse signal group. Demultiplexer means that gates in the period of the second pulse width and outputs respectively from the corresponding plurality of output terminals, and is connected to each of the plurality of output terminals of the demultiplexer, and outputs a sine wave from the modulation signal generating means. Signal of the
The I signal is received from the demultiplexer and the ν d signal is received from the frequency shift measuring means, and X = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) corresponding to the received sine wave signal and I signal.・ A signal of φ (t) is obtained, and Y = J 1 (C) ・ J corresponding to the received ν d signal and the I signal.
2 (C) signal or U = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) signal,
Demodulation processing means group comprising a plurality of demodulation processing means for dividing the X by the Y to obtain a signal of Z = B 2 · φ (t) or the X to obtain a signal of V = φ (t) And J 1 (C) is a first-order Bessel function with C as an argument when the second item of the I signal is analyzed.
2 (C) is a second-order Bessel function, which is an optical fiber sensor system.
【請求項12】 物理量を検出する光ファイバセンサシ
ステムにおいて、該システムは、 比較電圧を入力し、該入力した比較電圧と基準電圧の差
に基づくレベルの角周波数がω0 の正弦波の信号を出力
するとともに、該正弦波の信号に同期したリセット信号
を出力する変調信号発生手段と、 該変調信号発生手段から正弦波の信号を受け、該信号に
基づいて周波数変調された光信号を出力する光源手段
と、 該光源手段から光信号を、前記変調信号発生手段からリ
セット信号を受け、該受けた光信号を出力するととも
に、該受けたリセット信号に基づいて該受けた光信号の
最大周波数偏移νd を示す信号を求め、該求めた信号に
応じた前記比較電圧を出力する周波数偏移測定手段と、 前記変調信号発生手段、光源手段および周波数偏移測定
手段により最大周波数偏移νd が所定の一定の値になる
ように構成されており、 所定の第1の周期で繰り返す所定の第1のパルス幅を有
するゲートパルス信号を出力し、該第1の周期内に所定
の第2の周期で繰り返す所定の第2のパルス幅を有する
複数のパルス信号からなるゲートパルス信号群を出力す
るゲート信号発生手段と、 該ゲート信号発生手段からゲートパルス信号を、前記周
波数偏移測定手段から光信号を受け、該受けたゲートパ
ルス信号の前記第1のパルス幅の期間中に該受けた光信
号を出力する光パルスゲート手段と、 第1の入力端子と第2の入出力端子と第3の出力端子と
を備え、該第1の入力端子から前記光パルスゲート手段
からパルス化された光信号を入力し、該入力した光信号
を該第2の入出力端子に出力し、該第2の入出力端子か
ら光強度信号群を入力し、該入力した光強度信号群を該
第3の出力端子に出力する光カプラ手段と、 前記第2の入出力端子からパルス化された光信号を入力
し、該入力した光信号に応動して複数の干渉計から時分
割多重化されて送られてくる光強度信号群を前記第2の
入出力端子に出力する光ファイバセンサアレイ手段と、 該光ファイバセンサアレイ手段から光強度信号群を受
け、該光強度信号群のそれぞれの光強度信号に基づく電
気信号I=A+Bcos[Ccosωot+φ(t)]を出力する光/電気
変換手段と、 前記Aは前記光/電気変換手段に入力する光の平均パワ
ーであり、前記Bは前記光/電気変換手段に入力する光
の平均パワーと前記光ファイバセンサアレイ手段の各々
干渉計を通過したときの光のパワーと偏光状態で決まる
定数であり、前記Cは 2πΔL nνd / c0であり、前記
ΔLは前記光ファイバセンサアレイ手段の各々干渉計の
2つの光ファイバの光路差であり、前記nは該各々干渉
計のアームとなる2つの光ファイバの屈折率であり、前
記c0は真空中での光速であり、前記φ(t) は該各々干渉
計を通過したときの光の位相差であり、前記検出したい
物理量の信号はここに含まれており、 複数の出力端子を備え、前記光/電気変換手段から時分
割多重化された電気信号Iを、前記ゲート信号発生手段
からゲートパルス信号群を受け、該受けた時分割多重化
されて送られてくる各々電気信号Iを順次送られてくる
該受けたゲートパルス信号群の各々パルス信号の前記第
2のパルス幅の期間でゲートして対応する該複数の出力
端子からそれぞれ出力するデマルチプレクサ手段と、 前記デマルチプレクサの前記複数の出力端子のそれぞれ
と接続され、前記変調信号発生手段から正弦波の信号、
前記デマルチプレクサからI信号を、該受けた正弦波の
信号およびI信号に応じたX=B2・J1(C)・J2(C)・ φ(t) の
信号を求め、予め設定された前記所定のνd 信号および
該受けたI信号に応じたY=J1(C)・J2(C)の信号またはU=
B2・J1(C)・J2(C) の信号を求め、該Xを該Yで除算してZ
=B2・ φ(t) の信号または該Xを該Uで除算してV=φ(t)
の信号を求める復調処理手段複数からなる復調処理手
段群を有し、 前記J1(C) は前記I信号の第2項目を分析した場合の前
記Cを引数とする1次のベッセル関数であり、前記J
2(C) は2次のベッセル関数であることを特徴とする光
ファイバセンサシステム。
12. An optical fiber sensor system for detecting a physical quantity, wherein the system inputs a comparison voltage and outputs a sine wave signal having an angular frequency ω 0 at a level based on a difference between the input comparison voltage and a reference voltage. A modulation signal generating unit that outputs a reset signal in synchronization with the sine wave signal and a sine wave signal from the modulation signal generating unit, and outputs an optical signal that is frequency-modulated based on the signal. The light source means receives an optical signal from the light source means, receives a reset signal from the modulation signal generating means, outputs the received optical signal, and outputs a maximum frequency deviation of the received optical signal based on the received reset signal. The frequency deviation measuring means for obtaining a signal indicating the shift ν d and outputting the comparison voltage according to the obtained signal; and the modulation signal generating means, the light source means and the frequency deviation measuring means. Is configured such that the maximum frequency deviation ν d becomes a predetermined constant value, and a gate pulse signal having a predetermined first pulse width that repeats in a predetermined first cycle is output, Gate signal generating means for outputting a gate pulse signal group consisting of a plurality of pulse signals having a predetermined second pulse width, which repeats in a predetermined second cycle within a cycle; and a gate pulse signal from the gate signal generating means, An optical pulse gate means for receiving an optical signal from the frequency shift measuring means and outputting the received optical signal during a period of the first pulse width of the received gate pulse signal; a first input terminal; Two optical input / output terminals and a third output terminal are provided, the pulsed optical signal is input from the optical pulse gate means from the first input terminal, and the input optical signal is input to the second input / output. Output to the terminal and the second input / output An optical coupler means for inputting a light intensity signal group from the terminal and outputting the input light intensity signal group to the third output terminal; and inputting a pulsed optical signal from the second input / output terminal, Optical fiber sensor array means for outputting to the second input / output terminal a light intensity signal group that is time-division multiplexed and sent from a plurality of interferometers in response to the input optical signal, and the optical fiber sensor. An optical / electrical conversion means for receiving a light intensity signal group from the array means and outputting an electric signal I = A + Bcos [Ccosω o t + φ (t)] based on each light intensity signal of the light intensity signal group; Is the average power of the light input to the optical / electrical conversion means, and B is the average power of the light input to the optical / electrical conversion means and the light when passing through each interferometer of the optical fiber sensor array means. Is a constant determined by the power and polarization state of C is 2πΔL nν d / c 0, wherein ΔL is an optical path difference between the two optical fibers of each interferometer of the optical fiber sensor array means, wherein n is two optical fibers comprising the arms of the respective people interferometer Is the refractive index, c 0 is the speed of light in vacuum, φ (t) is the phase difference of the light when passing through each interferometer, and the signal of the physical quantity to be detected is included here. A plurality of output terminals, and receives the time-division multiplexed electrical signal I from the optical / electrical conversion means, receives the gate pulse signal group from the gate signal generation means, and receives the time-division multiplexed electrical signal. The respective electrical signals I sent in sequence are gated in the period of the second pulse width of the respective pulse signals of the received gate pulse signal group sequentially transmitted, and are respectively output from the corresponding plurality of output terminals. Demultiplexer means, and Is connected to each of the plurality of output terminals of the multiplexer, the sine wave signal from said modulation signal generating means,
The I signal is obtained from the demultiplexer, and a signal of X = B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) · φ (t) corresponding to the received sine wave signal and the I signal is obtained and preset. In addition, a signal of Y = J 1 (C) · J 2 (C) or U = corresponding to the predetermined ν d signal and the received I signal.
The signals of B 2 · J 1 (C) · J 2 (C) are obtained, and the X is divided by the Y to obtain Z
= B 2 · φ (t) signal or the X is divided by the U to obtain V = φ (t)
A group of demodulation processing means for obtaining the signal of J 1 (C) is a first-order Bessel function with C as an argument when the second item of the I signal is analyzed. , Said J
2 (C) is a second-order Bessel function, which is an optical fiber sensor system.
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EP0919795A3 (en) * 1997-11-26 2002-05-15 Litton Systems, Inc. Method for determining the phase difference of light waves propagated over two paths
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