JPH09304277A - 光ファイバー遠隔計測方式 - Google Patents
光ファイバー遠隔計測方式Info
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- JPH09304277A JPH09304277A JP12043896A JP12043896A JPH09304277A JP H09304277 A JPH09304277 A JP H09304277A JP 12043896 A JP12043896 A JP 12043896A JP 12043896 A JP12043896 A JP 12043896A JP H09304277 A JPH09304277 A JP H09304277A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来方式で検知できるガスの種類は、光ファ
イバーで伝搬可能な波長帯に吸収線を有するものに限ら
れていた。また、検知したいガスの種類が多い場合に
は、システムが非常に高価なものとなる。マイクロ波帯
からサブミリ波帯でのガスの吸収のモニターには、高価
な電磁波の発振器が必要である。 【解決手段】 レーザ光源２は発振波長λ1を固定して
用い、レーザ光源３は発振波長λ2を可変で用いる。波
長λ1、λ2はいずれも光ファイバー１で伝搬可能な波長
帯である。光検出器４ａ、４ｂは、光ファイバー１から
入射された光をヘテロダイン検波して、波長λ1、λ2の
差のマイクロ波帯、ミリ波帯の波長に相当する電磁波
（差周波信号）に変換し、それをアンテナ５ａ、５ｂを
介して電波として放射させる。アンテナ６ａ、６ｂによ
り受信されたマイクロ波帯、ミリ波帯の電波信号は、電
波検知器７ａ、７ｂにより電磁波の信号強度などが検知
される。
イバーで伝搬可能な波長帯に吸収線を有するものに限ら
れていた。また、検知したいガスの種類が多い場合に
は、システムが非常に高価なものとなる。マイクロ波帯
からサブミリ波帯でのガスの吸収のモニターには、高価
な電磁波の発振器が必要である。 【解決手段】 レーザ光源２は発振波長λ1を固定して
用い、レーザ光源３は発振波長λ2を可変で用いる。波
長λ1、λ2はいずれも光ファイバー１で伝搬可能な波長
帯である。光検出器４ａ、４ｂは、光ファイバー１から
入射された光をヘテロダイン検波して、波長λ1、λ2の
差のマイクロ波帯、ミリ波帯の波長に相当する電磁波
（差周波信号）に変換し、それをアンテナ５ａ、５ｂを
介して電波として放射させる。アンテナ６ａ、６ｂによ
り受信されたマイクロ波帯、ミリ波帯の電波信号は、電
波検知器７ａ、７ｂにより電磁波の信号強度などが検知
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ファイバー遠隔計
測方式に係り、特に爆発性ガスや毒性ガス等のガス漏れ
の遠隔検知や大気汚染の遠隔計測、降雨の遠隔測定等の
各種リモートセンシングに用いる光ファイバー遠隔計測
方式に関する。
測方式に係り、特に爆発性ガスや毒性ガス等のガス漏れ
の遠隔検知や大気汚染の遠隔計測、降雨の遠隔測定等の
各種リモートセンシングに用いる光ファイバー遠隔計測
方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は従来の光ファイバー遠隔計測方式
の一例のシステム構成図を示す。この従来の光ファイバ
ー遠隔計測（リモート・センシング）方式では、レーザ
光源２０から出射された近赤外域あるいは可視領域の光
が、光ファイバー２１内を低損失で伝搬して測定点に配
置されたガス検知セル２２に導かれる。このガス検知セ
ル２２は、対向するレンズ２３及び２４を有すると共に
内部に被測定物であるガスが充満されており、このガス
中を光ファイバー２１からの光を伝搬させることによ
り、ガスの種類に応じて特定の波長の光が吸収される。
の一例のシステム構成図を示す。この従来の光ファイバ
ー遠隔計測（リモート・センシング）方式では、レーザ
光源２０から出射された近赤外域あるいは可視領域の光
が、光ファイバー２１内を低損失で伝搬して測定点に配
置されたガス検知セル２２に導かれる。このガス検知セ
ル２２は、対向するレンズ２３及び２４を有すると共に
内部に被測定物であるガスが充満されており、このガス
中を光ファイバー２１からの光を伝搬させることによ
り、ガスの種類に応じて特定の波長の光が吸収される。
【０００３】ガス検知セル２２を通過した光は、光ファ
イバー２５内を伝搬して光検出器２２に入射されて光電
変換された後、警報システム２７に供給される。警報シ
ステム２７は、入力信号が前記ガス検知セル２２内のガ
スの種類に応じて吸収された特定の波長に応じた特性を
示すので、その吸収特性をモニタすることによりガスの
検知あるいはガスの種類を特定し、必要に応じて警報を
発する。この場合、レーザ光源２０から出射される光の
波長を、検知したいガスの吸収線に一致させることによ
り、特定種類のガスのみを検知することができる。
イバー２５内を伝搬して光検出器２２に入射されて光電
変換された後、警報システム２７に供給される。警報シ
ステム２７は、入力信号が前記ガス検知セル２２内のガ
スの種類に応じて吸収された特定の波長に応じた特性を
示すので、その吸収特性をモニタすることによりガスの
検知あるいはガスの種類を特定し、必要に応じて警報を
発する。この場合、レーザ光源２０から出射される光の
波長を、検知したいガスの吸収線に一致させることによ
り、特定種類のガスのみを検知することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来方式で検知できるガスの種類は、光ファイバー２１及
び２５内を低損失で伝搬可能な波長帯（近赤外域）に吸
収線を有するものに限られていた。また、検知したいガ
スの種類が多い場合には、レーザ光源２０を夫々のガス
の吸収線に相当する波長の数に応じて複数用意するか、
又は波長可変レーザ等を用いる必要があるため、システ
ムが非常に高価なものとなる。
来方式で検知できるガスの種類は、光ファイバー２１及
び２５内を低損失で伝搬可能な波長帯（近赤外域）に吸
収線を有するものに限られていた。また、検知したいガ
スの種類が多い場合には、レーザ光源２０を夫々のガス
の吸収線に相当する波長の数に応じて複数用意するか、
又は波長可変レーザ等を用いる必要があるため、システ
ムが非常に高価なものとなる。
【０００５】また、ＣＯやＮＯ2等の大気汚染物質やプ
ロパン等の爆発性ガス等の多くの気体分子の吸収線はむ
しろサブミリ波帯から遠赤外領域に多く存在している。
この様な波長の光を導波できる光ファイバーは存在しな
いため、上記の従来の光ファイバーを用いた遠隔計測方
式では、マイクロ波帯からサブミリ波帯に吸収線を有す
るガスの検知はできない。
ロパン等の爆発性ガス等の多くの気体分子の吸収線はむ
しろサブミリ波帯から遠赤外領域に多く存在している。
この様な波長の光を導波できる光ファイバーは存在しな
いため、上記の従来の光ファイバーを用いた遠隔計測方
式では、マイクロ波帯からサブミリ波帯に吸収線を有す
るガスの検知はできない。
【０００６】一方、このマイクロ波帯からサブミリ波帯
でのガスの吸収のモニターは、この波長帯の電磁波の発
振器を用いることで可能であるが、この電磁波の発振器
は現在のところ非常に実現が難しく、高価である。従っ
て、このような高価なサブミリ波帯の発振器を、ガス漏
れをモニターしたい場所に何台も設置することは非現実
的である。更に、通常これらサブミリ波帯発振器の発振
周波数は固定されており、あまり大きくは変えられない
ので、検知できるガスの種類も限られてしまう。
でのガスの吸収のモニターは、この波長帯の電磁波の発
振器を用いることで可能であるが、この電磁波の発振器
は現在のところ非常に実現が難しく、高価である。従っ
て、このような高価なサブミリ波帯の発振器を、ガス漏
れをモニターしたい場所に何台も設置することは非現実
的である。更に、通常これらサブミリ波帯発振器の発振
周波数は固定されており、あまり大きくは変えられない
ので、検知できるガスの種類も限られてしまう。
【０００７】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
マイクロ波帯からサブミリ波帯に吸収線を有する被測定
物体の検知を安価でコンパクトな構成により実現し得る
光ファイバー遠隔計測方式を提供することを目的とす
る。
マイクロ波帯からサブミリ波帯に吸収線を有する被測定
物体の検知を安価でコンパクトな構成により実現し得る
光ファイバー遠隔計測方式を提供することを目的とす
る。
【０００８】また、本発明の他の目的は、検知する被測
定物体の種類を簡単かつ瞬時に変更でき、様々な目的で
様々な種類の被測定物体の検知を行うことのできる光フ
ァイバー遠隔計測方式を提供することにある。
定物体の種類を簡単かつ瞬時に変更でき、様々な目的で
様々な種類の被測定物体の検知を行うことのできる光フ
ァイバー遠隔計測方式を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、分岐された光ファイバーの一端にそれぞれ
接続された互いに異なる波長の光を出射する第１及び第
２の光源と、第１及び第２の光源から光ファイバーを伝
搬した光を光電変換して、２つの異なる波長の差に相当
する波長の電磁波を発生させる一又は二以上の光検出器
と、光検出器から発生された電磁波を被測定物体を通し
て受信して被測定物体の吸収を利用して被測定物体を計
測する計測手段とを有する構成としたものである。
成するため、分岐された光ファイバーの一端にそれぞれ
接続された互いに異なる波長の光を出射する第１及び第
２の光源と、第１及び第２の光源から光ファイバーを伝
搬した光を光電変換して、２つの異なる波長の差に相当
する波長の電磁波を発生させる一又は二以上の光検出器
と、光検出器から発生された電磁波を被測定物体を通し
て受信して被測定物体の吸収を利用して被測定物体を計
測する計測手段とを有する構成としたものである。
【００１０】また、被測定物体は気体であり、計測手段
は第１及び第２の光源からの光の波長差に相当する波長
の電磁波のうち気体中において気体の種類に応じた特定
波長の電磁波のみが吸収されることを利用して、気体を
通した電磁波を電波検知器により受信して得た電気信号
に基づいて、その気体の状態及び種類を検知することを
特徴とする。
は第１及び第２の光源からの光の波長差に相当する波長
の電磁波のうち気体中において気体の種類に応じた特定
波長の電磁波のみが吸収されることを利用して、気体を
通した電磁波を電波検知器により受信して得た電気信号
に基づいて、その気体の状態及び種類を検知することを
特徴とする。
【００１１】本発明では、第１及び第２の光源から出射
されて光ファイバーを伝搬した２つの光の異なる波長の
差に相当する波長の電磁波（差の周波数の電気信号）を
発生させ、この電磁波（電気信号）を利用して被測定物
体の吸収線を計測するようにしたため、光ファイバーを
伝搬可能な光の波長よりもはるかに長いマイクロ波帯か
らサブミリ波帯に吸収線を有する気体等の被測定物体の
種類や状態の計測ができる。
されて光ファイバーを伝搬した２つの光の異なる波長の
差に相当する波長の電磁波（差の周波数の電気信号）を
発生させ、この電磁波（電気信号）を利用して被測定物
体の吸収線を計測するようにしたため、光ファイバーを
伝搬可能な光の波長よりもはるかに長いマイクロ波帯か
らサブミリ波帯に吸収線を有する気体等の被測定物体の
種類や状態の計測ができる。
【００１２】本発明はミリ波やサブミリ波の電磁波を光
ファイバー内に実質的に伝搬させることができるもの
で、その原理について説明する。図２（ａ）に示す様
に、フォトダイオード等の光検出器１２と直流電圧源１
３と抵抗１４とからなる直列回路の光検出器１２に、異
なる波長λ1、λ2（λ1＞λ2）の２つの光を入射させる
と、光検出器１２の２乗検波特性により２つの光の波長
差（λ1−λ2）に相当する波長の電磁波（電気信号）が
発生し、これを直流電圧源１３と抵抗１４の接続点から
出力端子１５へ出力することができる（ヘテロダイン検
波）。
ファイバー内に実質的に伝搬させることができるもの
で、その原理について説明する。図２（ａ）に示す様
に、フォトダイオード等の光検出器１２と直流電圧源１
３と抵抗１４とからなる直列回路の光検出器１２に、異
なる波長λ1、λ2（λ1＞λ2）の２つの光を入射させる
と、光検出器１２の２乗検波特性により２つの光の波長
差（λ1−λ2）に相当する波長の電磁波（電気信号）が
発生し、これを直流電圧源１３と抵抗１４の接続点から
出力端子１５へ出力することができる（ヘテロダイン検
波）。
【００１３】この電磁波の波長は、入射させる２つの光
の波長λ1、λ2の差によって決まり、マイクロ波帯から
ミリ波帯、サブミリ波帯の電磁波を容易に発生させるこ
とができる。例えば１ＴＨｚのサブミリ波を発生させる
のに必要な２つの光の波長は１．５５０μｍと１．５５
８μｍであり、この様な光源は半導体レーザを用いるこ
とにより容易に得ることができる。
の波長λ1、λ2の差によって決まり、マイクロ波帯から
ミリ波帯、サブミリ波帯の電磁波を容易に発生させるこ
とができる。例えば１ＴＨｚのサブミリ波を発生させる
のに必要な２つの光の波長は１．５５０μｍと１．５５
８μｍであり、この様な光源は半導体レーザを用いるこ
とにより容易に得ることができる。
【００１４】また、図２（ｂ）に示す様に、この２つの
波長λ1、λ2の光を光源１６、１７からそれぞれ出射さ
せて光ファイバー１８により測定点まで導き、測定点に
おいて光検出器１９に入射させて合成することにより、
光検出器１９からサブミリ波の電磁波（電気信号）を得
ることも可能である。従って、この方法を用いることに
より、通常は光ファイバーを伝搬できないサブミリ波の
電磁波をあたかも光ファイバーによって測定点まで導び
いたことと同じになる。
波長λ1、λ2の光を光源１６、１７からそれぞれ出射さ
せて光ファイバー１８により測定点まで導き、測定点に
おいて光検出器１９に入射させて合成することにより、
光検出器１９からサブミリ波の電磁波（電気信号）を得
ることも可能である。従って、この方法を用いることに
より、通常は光ファイバーを伝搬できないサブミリ波の
電磁波をあたかも光ファイバーによって測定点まで導び
いたことと同じになる。
【００１５】また、光源１６、１７のうち一方の光源の
発振波長を電流や温度を変えることによりチューニング
すれば、得られる電磁波の波長もマイクロ波帯からミリ
波帯、サブミリ波帯まで広く変えることが可能であり、
多くの種類のガスを検知することが可能であり、また検
知するガスの種類も瞬時に切り換えられる。
発振波長を電流や温度を変えることによりチューニング
すれば、得られる電磁波の波長もマイクロ波帯からミリ
波帯、サブミリ波帯まで広く変えることが可能であり、
多くの種類のガスを検知することが可能であり、また検
知するガスの種類も瞬時に切り換えられる。
【００１６】本発明では、光検出器内で２つの異なる波
長の光を混合させることにより２つの光の波長差に相当
する波長の電磁波（波長差に相当する周波数の電気信
号）を発生させる。しかも、電磁波の波長はマイクロ波
帯からミリ波帯、サブミリ波帯の電磁波を発生させるこ
とができる。その電磁波は大気や霧やガス等の気体によ
る吸収を利用することにより大気や霧やガス等の気体の
検知・特定を行い、その気体の状態・種類を特定する。
長の光を混合させることにより２つの光の波長差に相当
する波長の電磁波（波長差に相当する周波数の電気信
号）を発生させる。しかも、電磁波の波長はマイクロ波
帯からミリ波帯、サブミリ波帯の電磁波を発生させるこ
とができる。その電磁波は大気や霧やガス等の気体によ
る吸収を利用することにより大気や霧やガス等の気体の
検知・特定を行い、その気体の状態・種類を特定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる光ファイバ
ー遠隔計測方式の一実施の形態のシステム構成図を示
す。同図に示すように、この実施の形態は光ファイバー
１の一方の端に接続された２つの異なる発振波長λ1、
λ2のレーザ光源２及び３と、光ファイバー１のもう一
方の端あるいはその途中に分岐を設けることにより接続
された光検出器４ａ、４ｂ、アンテナ５ａ、５ｂ、６
ａ、６ｂと、電波検知器７ａ及び７ｂから構成されてお
り、有毒ガス・危険ガス検知システムを構成している。
て図面と共に説明する。図１は本発明になる光ファイバ
ー遠隔計測方式の一実施の形態のシステム構成図を示
す。同図に示すように、この実施の形態は光ファイバー
１の一方の端に接続された２つの異なる発振波長λ1、
λ2のレーザ光源２及び３と、光ファイバー１のもう一
方の端あるいはその途中に分岐を設けることにより接続
された光検出器４ａ、４ｂ、アンテナ５ａ、５ｂ、６
ａ、６ｂと、電波検知器７ａ及び７ｂから構成されてお
り、有毒ガス・危険ガス検知システムを構成している。
【００１８】光ファイバー１は通常の単一モード石英フ
ァイバーが用いられる。レーザ光源２及び３としては、
分布帰還型（ＤＦＢ）レーザなどがコンパクトであり取
り扱い易く適している。これらレーザ光源２及び３の内
レーザ光源２は発振波長λ1を固定して用い、レーザ光
源３は発振波長λ2を可変で用いる。後述する光検出器
４ａ、４ｂで得られる電磁波の波長をマイクロ波帯から
ミリ波帯、サブミリ波帯まで広く変えることで、多くの
種類のガスを検知し、また検知するガスの種類も瞬時に
切り換えられるようにするためである。
ァイバーが用いられる。レーザ光源２及び３としては、
分布帰還型（ＤＦＢ）レーザなどがコンパクトであり取
り扱い易く適している。これらレーザ光源２及び３の内
レーザ光源２は発振波長λ1を固定して用い、レーザ光
源３は発振波長λ2を可変で用いる。後述する光検出器
４ａ、４ｂで得られる電磁波の波長をマイクロ波帯から
ミリ波帯、サブミリ波帯まで広く変えることで、多くの
種類のガスを検知し、また検知するガスの種類も瞬時に
切り換えられるようにするためである。
【００１９】レーザ光源３に用いられるＤＦＢレーザの
発振波長は注入電流や温度を変えることにより容易に可
変できる。出来れば何等かの方法により波長安定化を行
って用いるのが望ましい。また、発振波長λ1及びλ2は
１．３μｍ帯でも１．５５μｍ帯でもどちらでもかまわ
ない。
発振波長は注入電流や温度を変えることにより容易に可
変できる。出来れば何等かの方法により波長安定化を行
って用いるのが望ましい。また、発振波長λ1及びλ2は
１．３μｍ帯でも１．５５μｍ帯でもどちらでもかまわ
ない。
【００２０】また、可視光レーザやＡｌＧａＡｓ系の短
波長帯レーザをプラスチック光ファイバーと組み合わせ
て用いることも考えられる。２台のレーザ光源２及び３
からの光を１本の光ファイバー１に導いたり、途中で２
つに分岐するには光ファイバー・カップラを用いればよ
い。光検出器４ａ、４ｂとしては広帯域のフォトダイオ
ードが用いられる。またこれ以外にもヘテロジャンクシ
ョンＦＥＴ（ＨＪ−ＦＥＴまたはＨＥＭＴ）、ショット
キ接合型電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、ヘテ
ロ・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）などを用いる
ことも可能である。例えば、ＨＪ−ＦＥＴのゲートに異
なる波長の光を注入してやることにより、差周波信号が
得られることが確認されている。
波長帯レーザをプラスチック光ファイバーと組み合わせ
て用いることも考えられる。２台のレーザ光源２及び３
からの光を１本の光ファイバー１に導いたり、途中で２
つに分岐するには光ファイバー・カップラを用いればよ
い。光検出器４ａ、４ｂとしては広帯域のフォトダイオ
ードが用いられる。またこれ以外にもヘテロジャンクシ
ョンＦＥＴ（ＨＪ−ＦＥＴまたはＨＥＭＴ）、ショット
キ接合型電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、ヘテ
ロ・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）などを用いる
ことも可能である。例えば、ＨＪ−ＦＥＴのゲートに異
なる波長の光を注入してやることにより、差周波信号が
得られることが確認されている。
【００２１】次に、この実施の形態の動作について説明
する。レーザ光源２及び３よりそれぞれ出射された、例
えば１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯の光ファイバーで伝
搬可能な近赤外域の波長λ1、λ2のレーザ光は、光ファ
イバ−１内を伝搬して光検出器４ａ及び４ｂにそれぞれ
導かれ、ここでヘテロダイン検波されて、波長λ1、λ2
の差のマイクロ波帯、ミリ波帯の波長に相当する電磁波
（差周波信号）に変換される。
する。レーザ光源２及び３よりそれぞれ出射された、例
えば１．３μｍ帯や１．５５μｍ帯の光ファイバーで伝
搬可能な近赤外域の波長λ1、λ2のレーザ光は、光ファ
イバ−１内を伝搬して光検出器４ａ及び４ｂにそれぞれ
導かれ、ここでヘテロダイン検波されて、波長λ1、λ2
の差のマイクロ波帯、ミリ波帯の波長に相当する電磁波
（差周波信号）に変換される。
【００２２】光検出器４ａ、４ｂにより得られたマイク
ロ波帯、ミリ波帯信号は適切なレベルまで増幅されて
（十分な出力レベルが得られていれば、増幅せずにその
まま）、第１のアンテナ５ａ、５ｂに導かれ、これより
空中へ電波として放射され、対向する第２のアンテナ６
ａ、６ｂにより受信される。アンテナ５ａ、５ｂ、６ａ
及び６ｂとしては指向性の鋭いパラボラアンテナ等が適
している。また、アンテナ５ａと６ａの間の距離、アン
テナ５ｂと６ｂの間の距離はそれぞれ例えば３０ｃｍ〜
数ｍ程度である。
ロ波帯、ミリ波帯信号は適切なレベルまで増幅されて
（十分な出力レベルが得られていれば、増幅せずにその
まま）、第１のアンテナ５ａ、５ｂに導かれ、これより
空中へ電波として放射され、対向する第２のアンテナ６
ａ、６ｂにより受信される。アンテナ５ａ、５ｂ、６ａ
及び６ｂとしては指向性の鋭いパラボラアンテナ等が適
している。また、アンテナ５ａと６ａの間の距離、アン
テナ５ｂと６ｂの間の距離はそれぞれ例えば３０ｃｍ〜
数ｍ程度である。
【００２３】アンテナ６ａ、６ｂにより受信されたマイ
クロ波帯、ミリ波帯の電波信号は、電波検知器７ａ、７
ｂにより信号強度などが検知される。この電波検知器７
ａ、７ｂとしてはショットキー・ダイオード等が用いら
れる。アンテナ６ａ、６ｂで受信される電波は、アンテ
ナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の電波伝搬
空間におけるそれぞれの気体の種類に応じた特定の波長
帯で吸収されているため、電波検知器７ａ、７ｂにより
受信電磁波の信号強度をモニターすることにより、アン
テナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の電波伝
搬空間におけるそれぞれの気体の種類や状態を計測する
ことができる。
クロ波帯、ミリ波帯の電波信号は、電波検知器７ａ、７
ｂにより信号強度などが検知される。この電波検知器７
ａ、７ｂとしてはショットキー・ダイオード等が用いら
れる。アンテナ６ａ、６ｂで受信される電波は、アンテ
ナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の電波伝搬
空間におけるそれぞれの気体の種類に応じた特定の波長
帯で吸収されているため、電波検知器７ａ、７ｂにより
受信電磁波の信号強度をモニターすることにより、アン
テナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の電波伝
搬空間におけるそれぞれの気体の種類や状態を計測する
ことができる。
【００２４】しかも、本実施の形態によれば、上記のア
ンテナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の空間
を伝搬する電波はマイクロ波帯からサブミリ波帯までの
電波であるから、光ファイバーを用いた従来の遠隔計測
方式では検知できなかった、サブミリ波帯から遠赤外領
域に多くの吸収線を有するＣＯやＮＯ2等の大気汚染物
質やプロパン等の爆発性ガス等の多くの気体分子を、高
価なマイクロ波帯からサブミリ波帯の電磁波の発振器を
用いることなく検知することができる。
ンテナ５ａと６ａの間、アンテナ５ｂと６ｂの間の空間
を伝搬する電波はマイクロ波帯からサブミリ波帯までの
電波であるから、光ファイバーを用いた従来の遠隔計測
方式では検知できなかった、サブミリ波帯から遠赤外領
域に多くの吸収線を有するＣＯやＮＯ2等の大気汚染物
質やプロパン等の爆発性ガス等の多くの気体分子を、高
価なマイクロ波帯からサブミリ波帯の電磁波の発振器を
用いることなく検知することができる。
【００２５】ここで、ミリ波帯からサブミリ波帯に吸収
線を有する主なガスを次の表に示す（上瀧實編、「ミリ
波技術の手引と展開」、リアライズ社発行、１５６
頁）。
線を有する主なガスを次の表に示す（上瀧實編、「ミリ
波技術の手引と展開」、リアライズ社発行、１５６
頁）。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】 以上の表から分かるように、例えば自動車の排気ガスの
成分であるＮＯを検知する場合、周波数として２５０．
４３７ＧＨｚや５５１．１８８ＧＨｚを用いればよく、
また、フロンに由来するフッ化水素（ＨＦ）はサブミリ
波帯の１２３２．４８ＧＨｚを用いればよいことが分か
る。
成分であるＮＯを検知する場合、周波数として２５０．
４３７ＧＨｚや５５１．１８８ＧＨｚを用いればよく、
また、フロンに由来するフッ化水素（ＨＦ）はサブミリ
波帯の１２３２．４８ＧＨｚを用いればよいことが分か
る。
【００２８】なお、ここでは、毒性ガスや危険ガス等の
気体の検出システムについて示したが、気体に限らず液
体の場合（水質のモニター）や、道路での霧の発生や降
雨状態のモニター等の気象・天文観測が遠隔地ででき、
公害監視システムや気象監視システム等広範囲の応用が
可能である。
気体の検出システムについて示したが、気体に限らず液
体の場合（水質のモニター）や、道路での霧の発生や降
雨状態のモニター等の気象・天文観測が遠隔地ででき、
公害監視システムや気象監視システム等広範囲の応用が
可能である。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光ファイバーを伝搬した２つの光の異なる波長の差に相
当する波長の電磁波（差の周波数の電気信号）を発生さ
せ、この電磁波（電気信号）を利用して被測定物体の吸
収線を計測することにより、光ファイバーを伝搬可能な
光の波長よりもはるかに長いマイクロ波帯からサブミリ
波帯に吸収線を有する気体等の被測定物体の種類や状態
の計測ができるため、光ファイバーを用いた従来の遠隔
計測方式では検知できなかった、サブミリ波帯から遠赤
外領域に多くの吸収線を有する大気汚染物質や爆発性ガ
ス等の多くの気体分子や更には液体を、高価なマイクロ
波帯からサブミリ波帯の電磁波の発振器を用いることな
く検知することができる。
光ファイバーを伝搬した２つの光の異なる波長の差に相
当する波長の電磁波（差の周波数の電気信号）を発生さ
せ、この電磁波（電気信号）を利用して被測定物体の吸
収線を計測することにより、光ファイバーを伝搬可能な
光の波長よりもはるかに長いマイクロ波帯からサブミリ
波帯に吸収線を有する気体等の被測定物体の種類や状態
の計測ができるため、光ファイバーを用いた従来の遠隔
計測方式では検知できなかった、サブミリ波帯から遠赤
外領域に多くの吸収線を有する大気汚染物質や爆発性ガ
ス等の多くの気体分子や更には液体を、高価なマイクロ
波帯からサブミリ波帯の電磁波の発振器を用いることな
く検知することができる。
【００３０】また、本発明によれば、高価なサブミリ波
帯等の発振器を、ガス漏れをモニターしたい場所に何台
も設置する必要がなく、また、少なくとも第１及び第２
の光源の一方は、波長可変の構成としたため、安価でコ
ンパクトな構成により多くの種類のガス等の被測定物体
を検知することができ、また検知する被測定物体の種類
も瞬時に切り換えられる。以上より本発明によれば、公
害監視システムや気象監視システム等広範囲の応用が可
能で、産業に寄与するところ大である。
帯等の発振器を、ガス漏れをモニターしたい場所に何台
も設置する必要がなく、また、少なくとも第１及び第２
の光源の一方は、波長可変の構成としたため、安価でコ
ンパクトな構成により多くの種類のガス等の被測定物体
を検知することができ、また検知する被測定物体の種類
も瞬時に切り換えられる。以上より本発明によれば、公
害監視システムや気象監視システム等広範囲の応用が可
能で、産業に寄与するところ大である。
【図１】本発明方式の一実施の形態のシステム構成図で
ある。
ある。
【図２】本発明の原理説明図である。
【図３】従来の光ファイバー遠隔計測方式の一例のシス
テム構成図である。
テム構成図である。
１、１８ 光ファイバー ２ 第１のレーザ光源 ３ 第２のレーザ光源 ４ａ、４ｂ 光検出器 ５ａ、５ｂ 第１のアンテナ ６ａ、６ｂ 第２のアンテナ ７ａ、７ｂ 電波検知器 １２、１９ 光検出器 １６、１７ 光源
Claims (5)
- 【請求項１】 分岐された光ファイバーの一端にそれぞ
れ接続された互いに異なる波長の光を出射する第１及び
第２の光源と、 前記第１及び第２の光源から前記光ファイバーを伝搬し
た光を光電変換して、前記２つの異なる波長の差に相当
する波長の電磁波を発生させる一又は二以上の光検出器
と、 前記光検出器から発生された電磁波を被測定物体を通し
て受信して該被測定物体の吸収を利用して該被測定物体
を計測する計測手段とを有することを特徴とする光ファ
イバー遠隔計測方式。 - 【請求項２】 前記被測定物体は気体であり、前記計測
手段は前記第１及び第２の光源からの光の波長差に相当
する波長の電磁波のうち前記気体中において該気体の種
類に応じた特定波長の電磁波のみが吸収されることを利
用して、前記気体を通した前記電磁波を電波検知器によ
り受信して得た電気信号に基づいて、その気体の状態及
び種類を検知することを特徴とする請求項１記載の光フ
ァイバー遠隔計測方式。 - 【請求項３】 前記特定波長は、マイクロ波帯からミリ
波帯、サブミリ波帯であることを特徴とする請求項２記
載の光ファイバー遠隔計測方式。 - 【請求項４】 前記計測手段は、前記光検出器の出力電
磁波である電気信号を電波として空中へ放射する第１の
アンテナと、該電波を受信する第２のアンテナと、該第
２のアンテナからの電気信号に基づき該第１及び第２の
アンテナ間の気体の種類及び状態を計測する電波検知器
とからなることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ
ー遠隔計測方式。 - 【請求項５】 前記第１及び第２の光源の少なくとも一
方は、波長可変の構成であることを特徴とする請求項１
記載の光ファイバー遠隔計測方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043896A JPH09304277A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光ファイバー遠隔計測方式 |
| US08/856,978 US5828058A (en) | 1996-05-15 | 1997-05-15 | Optical fiber remote sensing system with electromagnetic wave measurement |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12043896A JPH09304277A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光ファイバー遠隔計測方式 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304277A true JPH09304277A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=14786216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12043896A Pending JPH09304277A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | 光ファイバー遠隔計測方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5828058A (ja) |
| JP (1) | JPH09304277A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011117957A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-06-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | テラヘルツ波イメージング装置 |
| JP2013529297A (ja) * | 2010-04-30 | 2013-07-18 | フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァー フェーデルング デア アンゲバンテン フォルシュング エー ファー | ＴＨｚ測定システム、センサ機構、及び使用方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0421469D0 (en) * | 2004-09-27 | 2004-10-27 | Dt Assembly & Test Europ Ltd | Apparatus for monitoring engine exhaust |
| DE102005049508A1 (de) * | 2005-04-15 | 2006-10-19 | Carl Zeiss Optronics Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Detektion von Schadstoffen |
| JP4861663B2 (ja) * | 2005-09-07 | 2012-01-25 | 株式会社アドバンテスト | 測定装置、方法、プログラムおよび記録媒体 |
| DE102011050389B4 (de) | 2011-05-16 | 2021-09-02 | Presens - Precision Sensing Gmbh | Sensoreinheit und Messverfahren |
| US8576388B2 (en) | 2012-01-17 | 2013-11-05 | International Business Machines Corporation | Optical differential delay tester |
| CN118137266B (zh) * | 2024-05-10 | 2024-07-02 | 中北大学 | 一种基于晶体谐振腔抑制互易性噪声的光生微波源及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01190013A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高周波信号発生装置 |
| JPH02212750A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-23 | Nec Corp | 水蒸気量測定装置 |
| JPH08105844A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-04-23 | Tokyo Gas Co Ltd | 電波式酸素濃度検知方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3860818A (en) * | 1972-04-27 | 1975-01-14 | Texas Instruments Inc | Atmospheric pollution monitor |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP12043896A patent/JPH09304277A/ja active Pending
-
1997
- 1997-05-15 US US08/856,978 patent/US5828058A/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01190013A (ja) * | 1988-01-25 | 1989-07-31 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 高周波信号発生装置 |
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| JPH08105844A (ja) * | 1994-10-06 | 1996-04-23 | Tokyo Gas Co Ltd | 電波式酸素濃度検知方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5828058A (en) | 1998-10-27 |
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