JPH09270090A

JPH09270090A - 分散した情報の検出方法

Info

Publication number: JPH09270090A
Application number: JP9948996A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Nakamura; 晃之中村; Satoru Yamamoto; 哲山本
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバ分岐部をセンサー毎に必要とせ
ず、複数の物理量センサーからの分散した情報を光ファ
イバを用いて伝送し、これを識別して検出する新規な情
報検出方法を提供する。【解決手段】複数の物理量センサー１４ａ，１４ｂ，
１４ｃ，・・・で検出した分散した情報の検出方法にお
いて、光ファイバ１２に予め光信号を伝搬させると共
に、物理量センサーからの信号を受けて動作する振動・
衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・で光ファ
イバに振動や衝撃を印加し、光ファイバの伝搬光の状態
変化を検出装置１０，１１の信号処理装置で検出するこ
とにより、複数の物理量センサーの信号を識別して位置
検出およびその情報検出を行うことを特徴とする分散し
た情報の検出方法である。上記振動・衝撃印加装置とし
てハンマ，コイル等による機械的あるいは電気的衝撃装
置、また、圧電振動子，磁歪振動子や電歪振動子等によ
る機械的振動装置により印加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複数のセンサー
からの分散した情報を、光ファイバを用いてそれぞれ確
実に識別して検出することができる検出方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、分散した情報を光伝送してそれら
の情報を検出する方式には、例えば、複数箇所における
温度、湿度等の物理量を計測する光ファイバを使用した
多点計測システム等があり、それらの分散した情報を透
過形時分割多重信号方式を用いてそれぞれ区別して検出
するものが数多く提案されている。以下、このような透
過形時分割多重信号方式の一例を図面を参照して説明す
る。

【０００３】図１７は、従来の透過形時分割多重方式を
用いた物理量多点計測装置における一例の構成を示すブ
ロック図であり、図１８は図１７に示す物理量多点計測
装置による受信パルス波形例を示す波形図である。即
ち、図１７において、物理量多点計測装置４は主に光パ
ルス発生器１，受光器２，信号処理装置３から構成され
る。そして、複数の物理量センサー５１，５２，５３，
・・・がそれぞれ並列の光ファイバ６ａ，６ｂに分器岐
部７ａ1 ，７ａ2 ，７ａ3 ・・・および７ｂ1 ，７ｂ2
，７ｂ3 ・・・を介して光ファイバ６ｃ，６ｄにより
それぞれ接続され、光ファイバ６ａ，６ｂの一端は上記
物理量多点計測装置４内の光パルス発生器１および受光
器２にそれぞれ接続されて構成されている。

【０００４】即ち、上記物理量多点計測装置は、２本の
光ファイバ６ａ，６ｂの経路中に所定の間隔をおいて相
対応する多数の光分岐部７ａ1 ，７ｂ1 ，７ａ2 ，７ｂ
2 ，・・・を設け、上記相対応する光分岐部の間には、
各物理量センサー５１，５２，５３，・・・を並列に接
続して構成されている。また、光ファイバ６ａの一端
は、多点計測装置４の光パルス発生器１に接続され、こ
の光パルス発生器１は光パルスを発生させる。他方の光
ファイバ６ｂの一端は、多点計測装置４の受光器２に接
続される。そして、光パルス発生器１から発生した光パ
ルスは、光ファイバ６ａを通過し、光分岐部７ａ1 ，７
ａ2 ，・・・で分岐され、物理量センサー５１，５２，
・・・を通過して光分岐部７ｂ1 ，７ｂ2 ，・・・を経
て、光ファイバ６ｂを通って受光器２に入力する。

【０００５】このようにして、多点計測装置４の受光器
２においては、各物理量センサー５１，５２・・・のそ
れぞれがその位置に対応して一定の遅延時間を持つこと
になり、この遅延時間毎に識別して受光パルスを検出す
るものである。

【０００６】これらの受光パルスは、光ファイバ６ａ，
６ｂ中および光分岐部７ａ1 ，７ｂ1 ，・・・による光
損失が当然に含まれており、これらは各物理量センサー
５１，５２，・・・にて計測する物理量には無関係な一
定値であるから、これを多点計測装置４の信号処理装置
３により補正し、図１８に示すような時系列パルス列が
得られる。即ち、多点計測装置４の受光器２に入力する
各物理量センサー５１，５２，・・・からの出力パルス
信号８とバックグランドノイズ９との連続した受信信号
の波形であり、これから各物理量センサー５１，５２，
・・・の情報を識別して得ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の多点計測装置は、光ファイバに設置する光分岐部を
多数必要とし、この光分岐部での損失のために信号光が
減衰し、このため測定センサー数を多くできないという
問題点があった。また、光分岐部の端子部に光ファイバ
を接続しなければならないため、接続作業に手間がかか
るという問題点もあった。

【０００８】この発明はこのような点に鑑みてなされた
もので、光ファイバ分岐部をセンサー毎に必要とせず、
分散した情報を光ファイバを用いて伝送し、これを識別
して検出する新規な情報検出方法を提供することを目的
とする。

【０００９】上記目的を達成するため、この発明は分散
した情報を光ファイバを介して伝送し、その情報を識別
して検出する方法において、光ファイバに予め光信号を
伝搬させると共に、物理量センサーからの信号を受けて
駆動する振動・衝撃印加装置で光ファイバに外部からの
振動や衝撃を印加し、光ファイバの伝搬光の状態変化を
生じさせ、これを検出することにより各々の物理量セン
サーからの情報を識別して検出する新規な方法である。

【００１０】従って、分散した情報検出装置からの出力
を受け、光ファイバに外部からの振動や衝撃を印加する
ことにより、光ファイバの伝搬光の状態に時間変化ある
いは周波数パターンを発生させ、光ファイバの一端に接
続した光源と、光ファイバの他端に接続した受光・信号
処理部とを用い、光ファイバを伝搬してきた光の状態の
時間変化あるいはその周波数パターンを測定し、分散し
た情報検出装置（物理量センサー）の位置および情報
（物理量）を識別して確実に検出することができる。

【００１１】この点を改めて箇条書きにすると、次のよ
うになる。この発明は、光ファイバの伝搬光の状態の時間変化を
検出することにより、情報検出装置（物理量センサー）
の物理情報を検出するものである。この発明は、光ファイバの伝搬光の状態の周波数パタ
ーンを検出することにより、情報検出装置（物理量セン
サー）の物理情報を検出するものである。この発明は、光伝送方法が振動や衝撃などの機械的振
動による光ファイバ内の伝搬光の状態変化を伝送する方
式である。この発明は、光ファイバに印加する振動が圧電振動
子、磁歪振動子や電歪振動子などによる機械的振動であ
ってもよい。この発明は、光ファイバに印加する振動や衝撃が電流
あるいは磁界であってもよい。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の物理
量センサーで検出した分散した情報の検出方法におい
て、光ファイバに予め光信号を伝搬させると共に、物理
量センサーからの信号を受けて動作する振動・衝撃印加
装置で上記光ファイバに振動や衝撃を印加し、光ファイ
バの伝搬光の状態変化を検出装置の信号処理装置で検出
することにより、複数の物理量センサーの識別あるいは
位置検出およびその情報検出を行うことを特徴とする分
散した情報の検出方法である。また、光ファイバにおけ
る伝搬光の状態を、時間変化を基に検出することによ
り、複数の物理量センサーの各々の位置を求める分散し
た情報の検出方法であり、光ファイバにおける伝搬光の
状態を、その伝搬光の周波数やパターンを検出すること
により、複数の物理量センサーの各々の物理情報を検出
する分散した情報の検出方法である。そして、光ファイ
バに印加させる振動が、圧電振動子，磁歪振動子や電歪
振動子などによる機械的振動である分散した情報の検出
方法であり、光ファイバに機械的振動を印加させる場
合、振動子の駆動周波数（発振周波数）を上記振動子の
駆動電流が最大でなく、振動子の出力が極大となる周波
数領域を使用する分散した情報の検出方法であり、光フ
ァイバに印加させる振動や衝撃が、電流あるいは磁界で
ある分散した情報の検出方法である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいてこの発明の
分散した情報の検出方法の実施の形態を説明する。図１
は、一実施例の分散した情報の検出方法を説明するため
のブロック図である。即ち、分散した情報の検出方法に
適用される検出装置は主検出装置１０と副検出装置１１
が一本の光ファイバ１２で接続され、その光ファイバ１
２には振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・
・・が間隔を開けて取り付けられる。上記振動・衝撃印
加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・は、振動・衝撃
印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・とそれぞれ光
ファイバ１５を介して接続される物理量センサー１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・で検出される信号を受け、
光ファイバ１２に振動や衝撃を与えるように形成され
る。従って、上記物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，・・・には、振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，・・・に検出出力を送る機構を有しているもの
を用いる。

【００１４】上記光ファイバ１２はコア，クラッドおよ
びクラッドに密着した被覆を有する心線であってもよ
い。また、光ファイバの機械的強度を増すために心線に
ビニルや金属などによる被覆を施したケーブル状態のも
のであってもよい。心線の場合には振動・衝撃印加装置
からの信号を受け易いが機械的強度が弱く、一方、ケー
ブルの場合には振動・衝撃印加装置からの信号を多少受
けにくくなるが、機械的強度は強いという特徴があり、
それぞれの用途に応じて使い分けるとよい。

【００１５】振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・は、物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，・・・からの検知出力を信号伝送線１５を介してそ
れぞれ受け、例えば、光ファイバ１２に印加するものが
振動の場合には、圧電振動子，電歪振動子，磁歪振動子
などであり、光ファイバ１２に印加するものが衝撃の場
合には、ハンマのような形状物で光ファイバ１２に機械
的な振動，衝撃を印加するものである。

【００１６】まず、振動・衝撃印加装置１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ，・・・が光ファイバに衝撃を印加する場
合、光ファイバの伝搬光を検出することにより、主検出
装置１０で物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・
・・の位置およびその物理量情報を検出することについ
て図２に基づいて説明する。図２は図１に示した主検出
装置１０および副検出装置１１を詳細に示すブロック図
である。即ち、主検出装置１０において、光源１６は直
線偏波出力で波長λ1 の連続発光動作を行うものであ
り、その出射光は光方向性結合器２０，光分波器２１を
介して光ファイバ１２の一端（図２の左端）から入射さ
せ、光ファイバ１２の他端（図２の右端）から副検出装
置１１に出射するようになっている。副検出装置１１に
おいて、主検出装置１０からの光は、光分波器２８，光
方向性結合器２７を経由して、偏光ビームスプリッタ２
６に到達する。この偏光ビームスプリッタ２６では、入
射光が偏波軸に直交するＰ偏光とＳ偏光とに分けられ、
それぞれＯ／Ｅ変換器２４およびＯ／Ｅ変換器２５に入
射させて電気信号に変換される。このときの出力波形を
図３（ｄ），図３（ｅ）の波形図に示す。即ち、図２に
示した副検出装置１１のＯ／Ｅ変換器２４，２５のそれ
ぞれの出力波形である。

【００１７】一方、副検出装置１１において、光源２３
は直線偏波出力で波長λ1 の連続発光動作を行うもので
あり、この光源２３の出射光は光方向性結合器２７，光
分波器２８を介して光ファイバ１２の一端から主検出装
置１０に出射するようになっている。この副検出装置１
１からの出射光は、主検出装置１０の光分波器２１，光
方向性結合器２０を経由して偏光ビームスプリッタ１９
に到達する。偏光ビームスプリッタ１９では入射光が偏
波軸に直交するＰ偏光とＳ偏光とに分けられ、それぞれ
Ｏ／Ｅ変換器１７およびＯ／Ｅ変換器１８に入射して電
気信号に変換される。この時の出力波形を図３（ａ），
（ｂ）の波形図に示す。即ち、図２に示した主検出装置
１０のＯ／Ｅ変換器１７，１８のそれぞれの出力波形で
ある。

【００１８】通常は、主検出装置１０の光源１６および
副検出装置１１の光源２３の出力が一定であるので、各
Ｏ／Ｅ変換器１７，１８，２４，２５の出力は時間的に
一定である。このとき、振動・衝撃印加装置１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，・・・が光ファイバに衝撃を印加する場
合における物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・
・・の位置検出について次に説明する。

【００１９】今、主検出装置１０と副検出装置１１の距
離をＬ₀ とする。主検出装置１０からＬ_X の距離にある
物理量センサー１４ａの位置を求める場合、時刻ｔ₁ に
振動・衝撃印加装置１３ａで衝撃を印加したとすると、
光ファイバ１２中の伝搬光の偏波状態が乱される。即
ち、偏波軸が一定の方向を向いていたのが、衝撃により
偏波軸が回転したり、偏波の向きにより位相が変化す
る。即ち、副検出装置１１に向かい光ファイバ１２中を
光速ｃ（約２×１０⁸ ｍ／ｓ）で伝搬する光に偏波状態
の変動をもたらす。従って、振動・衝撃印加装置１３ａ
から（Ｌ₀ −Ｌ_X ）だけ離れた副検出装置１１内のＯ／
Ｅ変換器２４とＯ／Ｅ変換器２５の出力はｔ₁ から次の
（１）式で示される時刻ｔ₂ だけ後の時刻に振動・衝撃
印加装置１３ａで印加した衝撃に相当する波形で変化す
ることになる。

【００２０】ｔ₂ ＝（Ｌ₀ −Ｌ_X ）／ｃ・・・（１）ｔ₁ ＝Ｌ_X ／ｃ・・・（２）

【００２１】副検出装置１１内の波形判定部２９では、
Ｏ／Ｅ変換器２４の出力Ｓ24（ｔ）とＯ／Ｅ変換器２５
の出力Ｓ25（ｔ）とを用いて、例えば次の（３）式を用
いて合成した図３（ｆ）に示される出力Ｓ2 （ｔ）を求
め、この合成波形Ｓ2 （ｔ）が予め設定しておいた閾値
Ｖ_thを超えた時刻ｔ₂ として求める。図３（ｆ）は副検
出装置１１の両変換器２４，２５の合成波形である。こ
こで、閾値Ｖ_thは光ファイバ１２への外乱による衝撃・
振動による偏波変動の影響や温度による変動の影響を除
去するために設定した値である。

【００２２】Ｓ2 （ｔ）＝√｛Ｓ24（ｔ）² ＋Ｓ25（ｔ）² ｝・・・（３）

【００２３】副検出装置１１で求めた時刻情報は、伝送
信号処理部３０，波長λ₂ の光を射出する伝送用光源３
１，光分波器２８，光ファイバ１２，主検出装置１０の
光分波器２１，Ｏ／Ｅ変換器３２を経由して検出部３３
に送られる。

【００２４】一方、主検出装置１０内の波形判定部２２
では、図３（ａ）に示すＯ／Ｅ変換器１７の出力Ｓ17
（ｔ）と図３（ｂ）に示すＯ／Ｅ変換器１８の出力Ｓ18
（ｔ）を用い、例えば、次の（４）式を用いて合成した
図３（ｃ）に示す出力Ｓ１（ｔ）を求め、この合成波形
Ｓ１（ｔ）が予め設定しておいた閾値Ｖ_thを超えた時刻
ｔ₁ として求め、検出部３３に出力する。

【００２５】Ｓ1 （ｔ）＝√｛Ｓ17（ｔ）² ＋Ｓ18（ｔ）² ｝・・・（４）

【００２６】検出部３３では時刻ｔ1 ，ｔ2 を上記
（１）式，（２）式とを変形して求められる次の（５）
式に代入することにより、検出した偏波変動が発生した
位置Ｌ_X、即ち、物理量センサー１４ａの位置が求めら
れる。なお、主検出装置１０内の符号３４は物理量セン
サーの位置（センサー識別）および物理情報の表示装置
である。

【００２７】Ｌ_X ＝｛ｃ×（ｔ1 −ｔ2 ）＋Ｌ₀ ｝／２・・・（５）

【００２８】ここで、物理量センサーの位置が求められ
ることは、例えば、同じ物理量を測定している場合で
も、上記求められる物理量センサーの位置によって区別
することが可能であることを示しており、また、追加設
置する物理量センサーの位置を予め把握しておかなくと
も、後でその位置を把握することができる。このよう
に、各種物理量センサーの位置を検出した後、その各々
の物理量センサーの情報（センサー出力値）は次のよう
にして求められる。

【００２９】例えば、センサー情報が接点信号でドアあ
るいはバルブ等の開閉を検出あるいは監視する場合に
は、物理量センサーの情報は次のようにして求められ
る。即ち、物理量センサー１４ａの出力を受け、振動・
衝撃印加装置１３ａで光ファイバ１２に衝撃を印加した
場合の偏波変動の検出波形は、図４（ａ）に示すように
ほぼ同じ周波数で振動し減衰する。実線と点線の違い
は、振動・衝撃印加装置が印加する衝撃度合いの違いに
よって生じるものであり、これを周波数領域に変換する
と、図４（ｂ）に示すように周波数の違ったところに出
力を得ることができる。このため、図４（ａ）の強度Ｓ
（ｔ）をＦＦＴ等の信号処理などで周波数領域に変換す
ると、図４（ｂ）のようになる。この図４（ｂ）におい
て、振動・衝撃印加装置１３ａが印加する衝撃度合によ
り周波数シフトすることを利用し、このとき、一方の周
波数の場合をオンの状態、もう一方の周波数の場合をオ
フ状態と予め設定しておけば、その情報が得られること
になり、また、ドアあるいはバルブ等の開閉の監視が可
能となる。

【００３０】以上の動作は他の物理量センサー１４ｂ，
１４ｃ，・・・においても同様であり、物理量センサー
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・の出力を受け、振動・
衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・で光ファ
イバ１２に衝撃を印加した場合も、上記（５）式を利用
して各々の物理量センサーの位置の検出およびその物理
量情報（物理量を周波数に対応させる）を検出すること
ができる。また、例えば、このことは、光ファイバを用
いて多数のドアやバルブ等の開閉を一括して監視するこ
とができるといえる。

【００３１】ここまでの第１実施例では、振動・衝撃印
加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・で光ファイバ１
２に印加する衝撃はハンマ等による機械的振動を印加し
た場合について説明したが、その他、図１１に示すよう
に物理量センサー１４ａ，１４ｂ，・・・からの出力を
受け、電流を流すコイル３５ａ，３５ｂ，・・・を光フ
ァイバ１２に巻き付けても、コイル３５ａ，３５ｂ，・
・・に流れる電流により発生する磁界により光ファイバ
１２中を通る搬送光の偏波面がファラデー効果により回
転し、これを主検出装置１０および副検出装置１１で検
出することにより、各々の物理量センサー１４ａ，１４
ｂ，・・・の位置およびその情報を検出することができ
る。図１１（ｂ），（ｃ）は、衝撃電流を光ファイバ１
２に流すときの断面構造図である。即ち、図１１（ｂ）
に示すように光ファイバ心線１２の周りにコイル３５を
直接巻き付ける構造や、図１１（ｃ）に示すように光フ
ァイバ心線１２の被覆（ナイロン，ビニル，ＳＵＳ，ア
ルミニウム等）３６した状態の上にコイル３５を巻き付
ける構造でも上記各々の物理量センサー１４ａ，１４
ｂ，・・・の位置およびその情報を検出することができ
る。この場合、ケーブル化した光ファイバを用いても、
被覆がビニルのような非磁性体であれば心線の場合と同
じ感度で信号を印加することができるという特徴があ
る。

【００３２】以上の第１，第２実施例では、振動・衝撃
印加装置が光ファイバに衝撃を印加する場合における物
理量センサーの位置およびその情報を検出する例につい
て説明した。このような振動・衝撃印加装置の衝撃を使
う代わりに、一定周波数や予め定めた規則に従って周波
数が変化する振動を光ファイバに印加することにより、
物理量センサーの位置およびその情報を検出することが
できる。

【００３３】以下、この第３実施例について図１２のブ
ロック図に基づいて説明する。光源側装置１００と検出
装置１１０は１本の光ファイバ１２で接続され、その光
ファイバ１２には振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，・・・が間隔を置いて取り付けられる。振動・
衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・は、振動
・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・とこれ
に光ファイバ１５を介して接続される物理量センサー１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・で検出される信号を受
け、光ファイバ１２に振動や衝撃を与えるように形成さ
れる。上記物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・
・・は、先の例と同様に振動・衝撃印加装置１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，・・・に検知出力を送る機構を有してい
るものを用いる。振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，
１３ｃ，・・・が振動を印加する場合には、圧電振動子
や磁歪振動子が使用される。この圧電振動子や磁歪振動
子の光ファイバへの取付構造は、例えば、図１３（ａ）
に示すように、光ファイバ１２の周囲を固定治具３７で
囲むようにボルトによる固定あるいは接着剤等による固
定で装着し、さらに、振動・衝撃印加装置である圧電振
動子や磁歪振動子１３を固定治具３７にボルトによる固
定あるいは接着剤等による固定で装着するとよい。ま
た、光ファイバ１２の周囲が図１１（ｃ）に示すように
ナイロン，ビニル，ＳＵＳ，アルミニウム等で被覆３６
がなされた状態であってもよい。この場合の構成を図１
３（ｂ）に示す。即ち、被覆３６がなされた心線１２の
周囲を固定治具３７で囲むようにボルトによる固定ある
いは接着剤等による固定で装着し、さらに、振動・衝撃
印加装置である圧電振動子や磁歪振動子１３を固定治具
３７にボルトによる固定あるいは接着剤等による固定で
装着するのである。

【００３４】振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・で光ファイバ１２に振動を印加する場合で
は、物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ・・・の出
力を受けて動作する電気的発振回路の出力を光ファイバ
１２に取り付けた圧電振動子や磁歪振動子１３等により
機械振動に変換し、光ファイバ１２に取り付けた圧電振
動子や磁歪振動子１３の機械的振動によりその衝撃を印
加するものと同様に光ファイバ１２中を伝搬する光の偏
波面や位相を変調することにより行うことができる。

【００３５】電気的発振回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，
・・・の発振周波数は、図１４に示すように物理量セン
サー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・毎に異なる値
ｆ_0,，ｆ₁ ，ｆ₂ ，・・ｆ_n にすることにより、物理量
センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・の識別が可能
なようにしておく。これにより、例えば周波数ｆ₂ のと
ころに出力がでれば、物理量センサー１４ｃであること
が分かる。即ち、物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，・・・の出力を受けて動作する電気的発振回路１３
ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・の出力に応じて予め決めら
れた周波数変化パターンに従った周波数で変化させるこ
とにより、物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・
・・の情報が検出することが可能なようにしておくので
ある。

【００３６】物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，
・・・の情報を検出する周波数変化パターンとしては、
周波数変調振幅Ａ_S を物理量センサーの出力値に対応し
た値とし、ｎ番目の物理量センサーの周波数をｆ_n
（ｔ）を次の（７）式のようにしたり、変調角速度ω_S
を物理量センサーの出力値に対応した値とし、ｎ番目の
物理量センサーの周波数をｆ_n （ｔ）を次の（８）式の
ようにしたりすることで、各物理量センサー１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，・・・の情報を検出することができる。
ただし、ｎは物理量センサーの総数（０，１，２，・・
・ｎ），Ａ_S は物理量センサーの出力値に応じた周波数
変調幅，ω_S は物理量センサーの出力値に応じた変調角
速度である。

【００３７】ｆ_n （ｔ）＝ｆ_n ＋Ａ_S ・Ｓｉｎ（ω・ｔ）・・・（７）ｆ_n （ｔ）＝ｆ_n ＋Ａ・Ｓｉｎ（ω_S ・ｔ）・・・（８）

【００３８】次に、振動・衝撃印加装置１３ａ，１３
ｂ，１３ｃ，・・・が光ファイバ１２に与えた振動によ
る光ファイバ１２内の伝搬光の偏波検出により、主検出
装置で振動を印加した物理量センサーの位置およびその
物理量情報を検出する方法について説明する。即ち、光
源装置１００の光源１６から光ファイバ１２に連続光を
入射させておく。検出装置１１０内の偏光ビームスプリ
ッタ１９により二つの偏光成分に分けた後、Ｏ／Ｅ変換
器１７，１８により偏光成分毎に電気信号に変換する。
検出装置１１０の波形判定部２２では二つのＯ／Ｅ変換
器１７，１８の出力より得られる信号を周波数領域に変
換した信号が図１４に示すように得られる。図１４のｆ
_0,ｆ₁ ，ｆ₂ ・・・ｆ_n は予め物理量センサー１４ａ，
１４ｂ，１４ｃ，・・・毎に決めておいた光ファイバ１
２に与える振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・である圧電振動子や磁歪振動子の駆動周波数
（発振周波数）であり、この波形判定部２２で物理量セ
ンサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・の識別あるいは
位置検出を行うことができる。その後、検出部３３では
物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・の出力
を受けて動作する電気的発振回路１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・の出力に応じて、予め決められた周波数変化
パターンに従った周波数で変化させることにより、例え
ば、３番目の物理量センサー１４ｃの物理量を周波数変
調振幅値で検出する場合、図５（ａ）に示すようにｆ_X
（Ｘ＝３）の振幅Ａ_S に従って物理量センサー１４ｃの
出力が対応しており、振幅Ａ_S を検出することにより３
番目の物理量センサー１４ｃの物理量を図５（ｂ）に従
って測定することができる。また、３番目の物理量セン
サー１４ｃの物理量を周波数角速度で検出する場合、図
６（ａ）に示すようにｆ_X （Ｘ＝３）の変調角速度ω_S
に従って図６（ｂ）に示されるように物理量センサーの
出力に対応しており、変調角速度ω_S を検出することに
より３番目の物理量センサー１４ｃの物理量を測定する
ことができる。なお、検出装置１１０内の符号３４は物
理量センサーの位置（センサー識別）およびその物理情
報の表示装置である。

【００３９】図１０は、光ファイバに圧電振動子で振動
を印加した場合の圧電振動子の印加駆動電流と出力の周
波数特性の実験結果である。この図は駆動周波数に対す
る光ファイバ検出出力および駆動電流の特性を示してい
る。即ち、周波数Ａでは出力が極大を示すが駆動電流は
最大値を示すのに対し、周波数Ｂでは出力が極大を示す
が駆動電流は小さい値となっている。従って、周波数Ｂ
のように出力が極大を示し、駆動電流が小さい周波数領
域で用いれば、消費電力を小さい状態でも大き信号を得
ることができる。従って、振動子の駆動周波数は、その
振動子の出力の極大点が存在する領域で使用することが
望ましい。

【００４０】以上の動作は、他の物理量センサーにおい
ても同様であり、物理量センサー１４ａ，１４ｂ，１４
ｃ，・・・の出力を受け振動・衝撃印加装置１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，・・・で光ファイバ１２に振動を印加し
た場合も各々の物理量センサーの識別（位置検出）およ
びその物理情報を検出することができる。また、例え
ば、このことは、上述したように光ファイバを用いて、
多数のドアやバルブ等の開閉を一括して監視することが
できるだけでなく、多数の温度，湿度等のセンサー出力
を検出することができ、しかも一括での監視所等での監
視することがが可能である。

【００４１】図７および図８に基づいて第４実施例を説
明する。即ち、この場合、検出装置１０´に接続された
光ファイバ１２において、他端の光ファイバ１２に折返
部３５を形成して折り返し、検出装置１０´に接続する
ように構成される。図８に検出装置１０´の詳細を示す
ように、検出装置１０´は、一方の光ファイバ１２に光
源１６を接続し、他方の折り返した光ファイバに偏光ビ
ームスプリッタ１９，Ｏ／Ｅ変換器１７，１８で構成し
た分散した情報の光伝送方法を適用した検出装置であ
り、分散した情報の位置およびその物理情報を検出する
ことができる。このとき、光ファイバ折返部３５で余長
として長さＬαの光ファイバを構成しておくと、２組の
偏波変動波形を分離することが容易となり、位置および
情報検出が容易となる。

【００４２】振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・によって光ファイバ１２に印加された衝撃に
よる搬送光の偏波変動波形（Ｏ／Ｅ変換装置１７，１８
の出力結果）は図９に示されるようになり、衝撃印加位
置Ｌ_X は次の（９）式のように求めることができる。即
ち、図９は図８に示した検出装置１０´の両Ｏ／Ｅ変換
装置１７，１８の合成波形を示した波形図である。この
構成では、検出装置１０´を光ファイバ１２の一方のみ
に設置すればよいという利点があるが、２組の偏波変動
波形を区別することが難しい場合には、光ファイバ１２
の両端に光源と受光・信号処理部を用いたほうが好まし
い。

【００４３】Ｌ_X ＝｛ｃ×（ｔ₁ −ｔ₂ ）＋２×Ｌ₀ ＋Ｌα｝／２・・・（９）

【００４４】振動・衝撃印加装置１３ａ，１３ｂ，１３
ｃ，・・・によって印加された振動による光ファイバの
偏波変動波形の波形判定部２２での出力結果は、上記し
た図１４に示すようになり、各々の物理量センサー１４
ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・の物理量を識別することが
可能であり、検出部３３では物理量センサー１４ａ，１
４ｂ，１４ｃ，・・・の出力を受けて動作する電気的発
振回路１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・の出力に応じ
て、予め決められた周波数変化パターンに従った周波数
で変化させることにより物理量センサー１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，・・・の情報が検出することが可能なよう
にしておいたことにより、図５（ａ），（ｂ）あるいは
図６（ａ），（ｂ）に示すように周波数変調振幅値Ａ_S
あるいは周波数変調角速度ω_S を検出し、その物理量情
報を識別して検出することができる。

【００４５】分散した情報を１カ所で監視する場合、図
７，図８で示した例の他に、図１５に示すような実施例
も考えられる。作用および検出方法等は図１２で説明し
た第３実施例と同様である。異なる点は全体構成で検出
装置１０´の反対側に成端箱３８を設けており、この成
端箱３８内部には光サーキュレータ３９および反射板４
０で構成されている点である。このことは、１カ所の検
出装置即ち１カ所の監視所で監視が可能である利点を有
し、また、２本の光ファイバが離れた箇所であっても、
上記成端箱３８を設けることにより各々の物理量センサ
ー１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの識別およびその物
理情報を検出することができる。

【００４６】さらに、他の例として複数の光分岐器を必
要とするが、図１６に示すように光ファイバ１２を梯子
形の構成にしても、各々の物理量センサー１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，・・・の識別および物理情報を検出するこ
とができる。この場合、図１７に示した従来例と異な
り、一つの梯子枝に複数の物理量センサーを取り付けた
り、往路および復路の光ファイバ６ａ，６ｂの途中にも
物理量センサーを取り付けることも可能である。

【００４７】この発明の分散した情報の検出方法は、多
数のバルブやドアの開閉検知等の接点情報の検出および
監視に適用可能であり、例えば、原子力装置内の通常人
の入れない箇所のバルブ開閉を１本の光ファイバで一括
監視することが可能となり、また、温度，湿度，圧力等
のセンサーの識別および物理情報を検出することが可能
であり、分散したあらゆるセンサー情報の監視などに適
用することが可能である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の分散し
た情報の検出方法によれば、光ファイバに予め光信号を
伝搬させると共に、情報検出装置（物理量センサー等の
計測装置等）の出力を受けて動作する振動・衝撃印加装
置で振動や衝撃を印加させ、光ファイバの伝搬光の状態
変化を検出することにより、分散した情報検出装置（物
理量センサー）の位置および情報（物理量）を検出する
ことができるので、構成が簡単で集中監視所等で一括し
て物理量センサーの識別および物理量を検出して監視等
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の分散した情報の検出方法に適用され
る装置の概略構成を示す説明図、

【図２】図１の検出装置の詳細を示すブロック図、

【図３】（ａ），（ｂ）は、図２の主検出装置のＯ／Ｅ
変換器の出力波形を示す波形図、（ｃ）は主検出装置の
両Ｏ／Ｅ変換器の合成出力波形を示す波形図、（ｄ），
（ｅ）は図２の副検出装置のＯ／Ｅ変換器の出力波形を
示す波形図、（ｆ）は副検出装置の両Ｏ／Ｅ変換器の合
成出力波形を示す波形図、

【図４】（ａ）は光ファイバに衝撃を印加したときの出
力波形を示し、（ｂ）はそれを周波数変換したときの波
形図、

【図５】（ａ），（ｂ）は、物理量センサーの情報を検
出するための周波数変化パターンの内、物理量センサー
出力値に応じて周波数変調振幅を変化させる方式を示す
説明図、

【図６】（ａ），（ｂ）は、物理量センサーの情報を検
出するための周波数変化パターンの内、物理量センサー
出力値に応じて変調角速度を変化させる方式を示す説明
図、

【図７】第４実施例の分散した情報の検出方法に適用さ
れる装置の概略構成を示す説明図、

【図８】図７の検出装置の詳細を示すブロック図、

【図９】図７の検出装置の両Ｏ／Ｅ変換器の合成波形を
示す波形図、

【図１０】光ファイバに圧電振動子で振動を印加した場
合の圧電振動子の印加駆動電流と出力の周波数特性の関
係を示す実験結果を示すグラフ、

【図１１】（ａ），（ｂ），（ｃ）は、第２実施例の衝
撃電流を光ファイバに流すときの構成図、

【図１２】第３実施例の分散した情報の検出方法に適用
される装置の概略構成を示す説明図、

【図１３】（ａ），（ｂ）は、振動・衝撃装置が光ファ
イバに振動を印加する場合の圧電振動子や磁歪振動子の
取り付け例を示す正面図、

【図１４】図１２に示す検出装置内の波形判定部で得ら
れた出力の周波数分布を示すグラフ、

【図１５】第５実施例の分散した情報の検出方法に適用
される装置の概略構成を示す説明図、

【図１６】第６実施例の分散した情報の検出方法に適用
される装置の概略構成を示す説明図、

【図１７】従来の透過形時分割多重信号方式を用いた物
理量多点計測装置の構成を示すブロック図、

【図１８】図１７の物理量多点計測装置による受信パル
スの波形図である。

【符号の説明】

１０，１０´ 主検出装置１１副検出装置１２光ファイバ１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，・・・振動・衝撃印
加装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・物理量センサー１５光ファイバ１６，２３，３１光源１７，１８，２４，２５Ｏ／Ｅ変換器１９，２６偏光ビームスプリッタ２０，２７光方向性結合器２１，２８光分波器２２，２９波形判定部３３検出部３４表示装置３５光ファイバ折返部３８成端箱３９光サーキュレータ４０反射板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の物理量センサーで検出した分散し
た情報の検出方法において、光ファイバに予め光信号を
伝搬させると共に、物理量センサーからの信号を受けて
動作する振動・衝撃印加装置で上記光ファイバに振動や
衝撃を印加し、光ファイバの伝搬光の状態変化を検出装
置の信号処理装置で検出することにより、複数の物理量
センサーの信号を識別して位置検出およびその情報検出
を行うことを特徴とする分散した情報の検出方法。
【請求項２】光ファイバにおける伝搬光の状態を、時
間変化を基に検出することにより、複数の物理量センサ
ーの各々の位置を求める請求項１記載の分散した情報の
検出方法。
【請求項３】光ファイバにおける伝搬光の状態を、そ
の伝搬光の周波数やパターンを検出することにより、複
数の物理量センサーの各々の物理情報を検出する請求項
１記載の分散した情報の検出方法。
【請求項４】光ファイバに印加させる振動が、圧電振
動子，磁歪振動子や電歪振動子などによる機械的振動で
あることを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに
記載された分散した情報の検出方法。
【請求項５】光ファイバに機械的振動を印加させる場
合、振動子の駆動周波数（発振周波数）を上記振動子の
駆動電流が最大でなく、振動子の出力が極大となる周波
数領域を使用することを特徴とする請求項４記載の分散
した情報の検出方法。
【請求項６】光ファイバに印加させる振動や衝撃が、
電流あるいは磁界である請求項１から請求項４いずれか
に記載された分散した情報の検出方法。