JPH10267773A - Pressure measuring device and pressure measuring method using the same - Google Patents

Pressure measuring device and pressure measuring method using the same

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JPH10267773A
JPH10267773A JP9072468A JP7246897A JPH10267773A JP H10267773 A JPH10267773 A JP H10267773A JP 9072468 A JP9072468 A JP 9072468A JP 7246897 A JP7246897 A JP 7246897A JP H10267773 A JPH10267773 A JP H10267773A
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laser light
electric signal
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Kazuhiro Fujiwara
一弘 藤原
Satoshi Hachiya
聡史 蜂屋
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE
SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE
SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure measuring device capable of measuring absolute pressure and the direction of pressure change with high accuracy and a pressure measuring method using the same. SOLUTION: This pressure measuring device has a semiconductor laser 22 which frequency modulates a laser beam in the form of a lamp waveform and emits it as a laser beam LaO; an optical fiber 271 connected at one end to one of the emission ends of an optical fiber coupler 261 ; an optical fiber 272 connected at one end to one of the emission ends of an optical fiber coupler 262 ; a pressure sensor 28 provided inside the compressor of an internal combustion engine; a light power meter 30 by which first and second interference light beams Li1 , Li2 impinging thereon via the respective optical fibers 291 , 292 are converted into first and second electric signals Si1 , Si2 which correspond to the respective beam strengths; and a CPU 32 which calculates the value of pressure to be measured and the direction of change of the pressure to be measured through arithmetic based on the second electric signal Si2 , a trigger signal St, arithmetic data Dc, etc.

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、例えば、内燃機関
の圧縮器内や燃焼器内の圧力測定に用いられる圧力測定
装置およびそれを用いた圧力測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pressure measuring device used for measuring a pressure in a compressor or a combustor of an internal combustion engine and a pressure measuring method using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近時、内燃機関の圧縮器内等の圧力測定
には、耐熱性、防爆性、耐腐食性等が優れた圧力測定装
置が用いられている。この種の圧力測定装置は、加えら
れる圧力に応じてたわむダイアフラム、半導体レーザ、
光ファイバ等から構成されており、ファブリ・ペロー干
渉計の原理を利用して光学的に圧力を測定する装置であ
る。この圧力測定装置は、信号源としてレーザ光を用い
ているため電磁ノイズの影響を受けないという利点を有
している。
2. Description of the Related Art In recent years, a pressure measuring device excellent in heat resistance, explosion proof property, corrosion resistance and the like has been used for pressure measurement in a compressor of an internal combustion engine. This type of pressure measuring device includes a diaphragm that flexes according to the applied pressure, a semiconductor laser,
This device is composed of an optical fiber or the like and optically measures pressure using the principle of a Fabry-Perot interferometer. This pressure measuring device has an advantage that it is not affected by electromagnetic noise because it uses laser light as a signal source.

【0003】図7は、上述した従来の圧力測定装置の構
成を示すブロック図である。この図において、1は、可
干渉性光たるレーザ光Laを発生するHe−Neレーザ
である。2は、光ファイバカプラであり、光ファイバ3
を介して入射されるレーザ光Laを光ファイバ4の端面
へ出射するとともに、光ファイバ4を介して入射される
干渉光Liを光ファイバ5の端面へ出射する。上記干渉
光Liの詳細については後述する。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the above-mentioned conventional pressure measuring device. In this figure, reference numeral 1 denotes a He-Ne laser that generates a laser beam La as coherent light. Reference numeral 2 denotes an optical fiber coupler;
The laser beam La incident through the optical fiber 4 is emitted to the end face of the optical fiber 4, and the interference light Li incident through the optical fiber 4 is emitted to the end face of the optical fiber 5. Details of the interference light Li will be described later.

【0004】6は、内燃機関の圧縮器内に設けられた圧
力センサであり、上記圧縮器内の圧力を検出する。ここ
で、図8を参照して、上記圧力センサ6の構成について
詳述する。この図に示す圧力センサ6において、7は、
略円板形状のダイアフラムであり、その中央部7aおよ
び周縁部7bが厚肉形成されており、かつ中央部7aと
周縁部7bとの間の環状部7cが薄肉形成されている。
このダイアフラム7は、可撓性材料から構成されてお
り、その表面たる受圧面7dに加えられる被測定圧力P
mに応じてたわむ。
[0006] Reference numeral 6 denotes a pressure sensor provided in a compressor of the internal combustion engine, and detects a pressure in the compressor. Here, the configuration of the pressure sensor 6 will be described in detail with reference to FIG. In the pressure sensor 6 shown in FIG.
The diaphragm is a substantially disk-shaped diaphragm. The central portion 7a and the peripheral edge portion 7b are formed to be thick, and the annular portion 7c between the central portion 7a and the peripheral edge portion 7b is formed to be thin.
The diaphragm 7 is made of a flexible material and has a measured pressure P applied to a pressure-receiving surface 7d as its surface.
Deflected according to m.

【0005】8は、ダイアフラム7を支持する略円柱形
状の支持部材であり、その上部には、凹部8aが形成さ
れている。また、支持部材8の中央部には、軸線に沿っ
て凹部8aから下面8cまでを連通してなる連通孔8b
が形成されており、さらに支持部材8には、上記連通孔
8bの近傍に凹部8aから下面8cまでを連通してなる
連通孔8dが形成されている。
[0005] Reference numeral 8 denotes a substantially columnar support member for supporting the diaphragm 7, and a concave portion 8a is formed in an upper portion thereof. A communication hole 8b communicating from the recess 8a to the lower surface 8c along the axis is formed in the center of the support member 8.
Further, the support member 8 has a communication hole 8d formed near the communication hole 8b so as to communicate from the recess 8a to the lower surface 8c.

【0006】すなわち、支持部材8とダイアフラム7と
の間には、内部空間10が形成されており、この内部空
間10は、連通孔8dを介して大気開放状態とされてい
る。つまり、内部空間10内部の圧力は、大気圧Paで
ある。
That is, an internal space 10 is formed between the support member 8 and the diaphragm 7, and the internal space 10 is open to the atmosphere via a communication hole 8d. That is, the pressure inside the internal space 10 is the atmospheric pressure Pa.

【0007】光ファイバ4(図7参照)の一端部分は、
支持部材8の連通孔8bに接着剤9を介して挿通固定さ
れており、その端面4aは、ダイアフラム7の裏面たる
反射面7eに対して光学的な距離dをおいて位置してい
る。
One end of the optical fiber 4 (see FIG. 7)
The end face 4a is inserted and fixed in the communication hole 8b of the support member 8 via an adhesive 9, and the end face 4a is located at an optical distance d from the reflection face 7e which is the back face of the diaphragm 7.

【0008】図7において、11は、光パワーメータで
あり、光ファイバ5を介して入射される干渉光Liをそ
の光強度に応じた電気信号Siに変換する。12は、電
気信号Siの波形を表示するストレージオシロスコープ
である。
In FIG. 7, reference numeral 11 denotes an optical power meter, which converts the interference light Li incident through the optical fiber 5 into an electric signal Si corresponding to the light intensity. Reference numeral 12 denotes a storage oscilloscope that displays a waveform of the electric signal Si.

【0009】次に、上述した従来の圧力測定装置の動作
について説明する。図7において、He−Neレーザ1
が駆動されると、レーザ光Laは、光ファイバ3、光フ
ァイバカプラ2を介して光ファイバ4へ導かれる。そし
て、該レーザ光Laの一部は、図8に示す光ファイバ4
の端面4aにより反射され参照光として光ファイバ4内
を伝搬する一方、残りのレーザ光Laは、端面4aより
出射した後、ダイアフラム7の反射面7eにより反射さ
れ、再び端面4aに反射光として入射する。
Next, the operation of the above-described conventional pressure measuring device will be described. In FIG. 7, a He-Ne laser 1
Is driven, the laser light La is guided to the optical fiber 4 via the optical fiber 3 and the optical fiber coupler 2. Then, a part of the laser light La is transmitted to the optical fiber 4 shown in FIG.
Is reflected by the end surface 4a and propagates in the optical fiber 4 as reference light, while the remaining laser light La is emitted from the end surface 4a, is reflected by the reflection surface 7e of the diaphragm 7, and is incident again on the end surface 4a as reflected light. I do.

【0010】これにより、上述した参照光と反射光と
は、互いに干渉して干渉光Liとして光ファイバ4内部
を伝搬する。この干渉光Liは、参照光と反射光との間
に光路差2d(図8参照)が存在することにより、ファ
ブリ・ペロー干渉計の原理に基づいて生じる。従って、
干渉光Liの光強度は、図9に示す、ダイアフラム7の
たわみ量Δd、言い換えれば、上述した光路差2dの変
化に応じて周期的に変化する。さらに言い換えれば、干
渉光Liの光強度は、被測定圧力Pmの変化に応じて周
期的に変化する。すなわち、干渉光Liには、明暗なる
フリンジ(干渉縞)が存在しており、このフリンジの次
数F(0、1、・・・)は、たわみ量Δdがレーザ光L
aの波長λの2分の1変化する毎に1次数増加または減
少する。また、フリンジの次数Fは、図11に示すよう
に被測定圧力Pmに対して比例関係にある。
Thus, the above-mentioned reference light and reflected light interfere with each other and propagate inside the optical fiber 4 as interference light Li. The interference light Li is generated based on the principle of the Fabry-Perot interferometer due to the existence of the optical path difference 2d (see FIG. 8) between the reference light and the reflected light. Therefore,
The light intensity of the interference light Li changes periodically according to the amount of deflection Δd of the diaphragm 7 shown in FIG. 9, in other words, according to the change in the optical path difference 2d described above. In other words, the light intensity of the interference light Li changes periodically according to the change of the measured pressure Pm. That is, the interference light Li has fringes (interference fringes) that are bright and dark.
Each time the wavelength λ of a changes by a half, the order increases or decreases. The order F of the fringe is proportional to the measured pressure Pm as shown in FIG.

【0011】そして、図7に示す干渉光Liは、光ファ
イバカプラ2および光ファイバ5を介して光パワーメー
タ11へ入射する。これにより、光パワーメータ11か
らは、干渉光Liの光強度に対応した電気信号Siがス
トレージオシロスコープ12へ出力され、ストレージオ
シロスコープ12には、電気信号Siの波形が表示され
る。
The interference light Li shown in FIG. 7 enters the optical power meter 11 via the optical fiber coupler 2 and the optical fiber 5. As a result, the electric power Si corresponding to the light intensity of the interference light Li is output from the optical power meter 11 to the storage oscilloscope 12, and the waveform of the electric signal Si is displayed on the storage oscilloscope 12.

【0012】今、被測定圧力Pmが、ある値Pm1(図
11参照)であるものとすると、ダイアフラム7のたわ
み量Δdは一定であってかつ変化しない。従って、図9
に示す干渉光Liの光強度も一定値であることから、ス
トレージオシロスコープ12に表示されている電気信号
Siは変化しない。このとき、ストレージオシロスコー
プ12の表示を見ただけでは、図11に示す被測定圧力
Pm1に対応するフリンジの次数Fがいくつであるかを
特定することができない。
Assuming that the measured pressure Pm is a certain value Pm1 (see FIG. 11), the amount of deflection Δd of the diaphragm 7 is constant and does not change. Therefore, FIG.
Is constant, the electric signal Si displayed on the storage oscilloscope 12 does not change. At this time, it is not possible to specify the order F of the fringe corresponding to the measured pressure Pm1 shown in FIG. 11 simply by looking at the display of the storage oscilloscope 12.

【0013】そして、今、図11に示す被測定圧力Pm
が、Pm1からPm2へ増加したとすると、ストレージ
オシロスコープ12に表示されている電気信号Siのレ
ベルは、最大値と最小値とを周期的にとる。上記電気信
号Siのレベルが最大値(最小値)→最小値(最大値)
→最大値(最小値)という具合に1周期分変化したと
き、フリンジの次数Fの次数が1つ繰り上がるかまたは
繰り下がる。
Now, the measured pressure Pm shown in FIG.
Is increased from Pm1 to Pm2, the level of the electric signal Si displayed on the storage oscilloscope 12 periodically takes a maximum value and a minimum value. The level of the electric signal Si is changed from the maximum value (minimum value) to the minimum value (maximum value)
→ When the period changes by one period, such as the maximum value (minimum value), the order of the order F of the fringe goes up or down by one.

【0014】上記電気信号Siのレベルが変化している
間、測定者は、電気信号Siのレベルが何周期分変化し
たかを観測することにより、被測定圧力Pm1に対応す
るフリンジの次数F(未知数)と被測定圧力Pm2に対
応するフリンジの次数F(未知数)との次数差ΔFを求
める。そして、測定者は、上記次数差ΔFから被測定圧
力Pm1と被測定圧力Pm2との圧力差ΔPmを求める。
While the level of the electric signal Si is changing, the measurer observes how many periods the level of the electric signal Si has changed, so that the order F () of the fringe corresponding to the measured pressure Pm1 is obtained. An order difference ΔF between an unknown value) and the fringe order F (unknown value) corresponding to the measured pressure Pm2 is determined. Then, the measurer obtains a pressure difference ΔPm between the measured pressure Pm1 and the measured pressure Pm2 from the order difference ΔF.

【0015】なお、上述した測定時において電気信号S
iのレベルが最大値または最小値である場合、被測定圧
力Pmの変化の向きが逆転したとき、従来の圧力測定装
置においては、被測定圧力Pmが増加しているか、また
は減少しているかを判別することができない。
In the above measurement, the electric signal S
When the level of i is the maximum value or the minimum value, when the direction of the change of the measured pressure Pm is reversed, the conventional pressure measuring device determines whether the measured pressure Pm is increasing or decreasing. Cannot be determined.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の圧力測定装置においては、被測定圧力Pmがある値
から違う値に変化した場合の圧力差ΔPm、すなわちイ
ンクリメンタル(変化分)のみしか測定することができ
ず、絶対圧力を測定することが原理上できないという欠
点があった。さらに、上述した圧力測定装置において
は、被測定圧力Pmがある値から違う値に変化した場合
に、上記被測定圧力Pmが増加する向きに変化したの
か、または減少する向きに変化したのかをも判別するこ
とができないという欠点があった。本発明はこのような
背景の下になされたもので、絶対圧力および圧力変化の
向きを高精度で測定することができる圧力測定装置およ
びそれを用いた圧力測定方法を提供することを目的とす
る。
In the conventional pressure measuring device described above, only the pressure difference ΔPm when the measured pressure Pm changes from one value to another value, that is, only the incremental (change) is measured. However, there was a drawback that absolute pressure could not be measured in principle. Further, in the above-described pressure measuring device, when the measured pressure Pm changes from a certain value to a different value, it is also determined whether the measured pressure Pm has changed in the increasing direction or the decreasing direction. There was a disadvantage that it could not be determined. The present invention has been made under such a background, and an object of the present invention is to provide a pressure measuring device and a pressure measuring method using the same, which can measure the direction of an absolute pressure and a pressure change with high accuracy. .

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、被測定圧力に応じて第1および第2のたわみ量をも
ってたわむ第1および第2の部分を有し前記第1のたわ
み量が前記第2のたわみ量のN倍とされており、かつレ
ーザ光を反射するダイアフラムであって、最大の被測定
圧力が加えられたとき前記第2のたわみ量が前記レーザ
光の2分の1波長より小とされているダイアフラムと、
所定周期でリニアに変化する波形状に周波数変調された
前記レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記レー
ザ光を2分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐
された一方のレーザ光を前記ダイアフラムの前記第1の
部分へ導く第1の光ファイバと、前記分岐手段により分
岐された他方のレーザ光を前記ダイアフラムの前記第2
の部分へ導く第2の光ファイバと、前記一方のレーザ光
の一部が前記第1の光ファイバの端面に反射された第1
の参照光と、前記一方のレーザ光の残り一部が前記第1
の部分に反射され前記端面に入射した第1の反射光との
第1の干渉光を第1の電気信号に変換する第1の変換手
段と、前記他方のレーザ光の一部が前記第2の光ファイ
バの端面に反射された第2の参照光と、前記他方のレー
ザ光の残り一部が前記第2の部分に反射され前記端面に
入射した第2の反射光との第2の干渉光を第2の電気信
号に変換する第2の変換手段と、前記第2の電気信号の
第2の位相変化量を求め、該第2の位相変化量に前記た
わみ比Nを乗じた乗算結果に基づいて、前記第1の干渉
光のフリンジ次数を求めるフリンジ次数算出手段と、前
記フリンジ次数算出手段により算出されたフリンジ次数
に基づいて、前記第1の電気信号の第1の位相変化量を
求める位相変化量算出手段と、前記第1の位相変化量に
基づいて、前記被測定圧力を求める圧力算出手段とを具
備することを特徴とする。また、請求項2に記載の発明
は、請求項1に記載の圧力測定装置において、前記第1
の位相変化量と前記被測定圧力との関係を表す変換テー
ブルを記憶する記憶手段とを有し、前記圧力算出手段
は、求めた前記第1の位相変化量を前記変換テーブルに
適用することにより、前記被測定圧力を求めることを特
徴とする。また、請求項3に記載の発明は、請求項1ま
たは2に記載の圧力測定装置において、前記第1および
前記第2の光ファイバの各先端部分を各々支持するとと
もに、自身と前記ダイアフラムの反射面との間に形成さ
れた空間を大気開放状態として前記ダイアフラムを支持
する支持部材を具備することを特徴とする。また、請求
項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の圧力測
定装置において、前記第1および前記第2の光ファイバ
の各先端部分を各々支持するとともに、自身と前記ダイ
アフラムの反射面との間に形成された空間を真空状態と
して前記ダイアフラムを支持する支持部材を具備するこ
とを特徴とする。また、請求項5に記載の発明は、請求
項1ないし4のいずれかに記載の圧力測定装置におい
て、前記レーザ光発生手段は、ランプ波形状に周波数変
調された前記レーザ光を発生することを特徴とする。ま
た、請求項6に記載の発明は、請求項1ないし4のいず
れかに記載の圧力測定装置において、前記レーザ光発生
手段は、三角波形状に周波数変調された前記レーザ光を
発生することを特徴とする。また、請求項7に記載の発
明は、被測定圧力に応じて第1および第2のたわみ量を
もってたわむ第1および第2の部分を有し前記第1のた
わみ量が前記第2のたわみ量のN倍とされており、かつ
レーザ光を反射するダイアフラムであって、最大の被測
定圧力が加えられたとき前記第2のたわみ量が前記レー
ザ光の2分の1波長より小とされているダイアフラム
と、所定周期でリニアに変化する波形状に周波数変調さ
れた前記レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、前記
レーザ光を2分岐する分岐手段と、前記分岐手段により
分岐された一方のレーザ光を前記ダイアフラムの前記第
1の部分へ導く第1の光ファイバと、前記分岐手段によ
り分岐された他方のレーザ光を前記ダイアフラムの前記
第2の部分へ導く第2の光ファイバと、前記一方のレー
ザ光の一部が前記第1の光ファイバの端面に反射された
第1の参照光と、前記一方のレーザ光の残り一部が前記
第1の部分に反射され前記端面に入射した第1の反射光
との第1の干渉光を第1の電気信号に変換する第1の変
換手段と、前記他方のレーザ光の一部が前記第2の光フ
ァイバの端面に反射された第2の参照光と、前記他方の
レーザ光の残り一部が前記第2の部分に反射され前記端
面に入射した第2の反射光との第2の干渉光を第2の電
気信号に変換する第2の変換手段と、前記第1および第
2の電気信号を表示する表示手段とを有する圧力測定装
置において、前記表示手段に表示された前記第2の電気
信号の第2の位相変化量を求め、該第2の位相変化量に
前記たわみ比Nを乗じた乗算結果に基づいて、前記第1
の干渉光のフリンジ次数を求める第1の過程と、前記第
1の過程において算出されたフリンジ次数に基づいて、
前記第1の電気信号の第1の位相変化量を求める第2の
過程と、前記第1の位相変化量に基づいて、前記被測定
圧力を求める第3の過程とからなることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided the first flexure having first and second portions which flexure with first and second flexures in accordance with a pressure to be measured. Is N times the second deflection amount, and is a diaphragm that reflects the laser light, and when the maximum measured pressure is applied, the second deflection amount is a half of the laser light. A diaphragm that is smaller than one wavelength,
A laser light generating unit that generates the laser light frequency-modulated into a wave shape that changes linearly in a predetermined cycle, a branching unit that branches the laser light into two, and one of the laser lights branched by the branching unit. A first optical fiber for guiding the first portion of the diaphragm to the first portion, and the other laser beam split by the splitting means for the second optical fiber of the diaphragm;
And a first optical fiber in which a part of the one laser light is reflected by an end face of the first optical fiber.
And the remaining part of the one laser light is the first light.
A first converting means for converting a first interference light with a first reflected light reflected on the portion and incident on the end face into a first electric signal; Interference between the second reference light reflected on the end face of the optical fiber and the second reflected light having the remaining part of the other laser light reflected on the second part and incident on the end face. Second conversion means for converting light into a second electric signal, a second phase change amount of the second electric signal is obtained, and a multiplication result obtained by multiplying the second phase change amount by the deflection ratio N Based on the fringe order calculating means for obtaining the fringe order of the first interference light, and calculating the first phase change amount of the first electric signal based on the fringe order calculated by the fringe order calculating means. Determining the phase change amount based on the determined phase change amount calculating means and the first phase change amount; Characterized by comprising a pressure calculating means for determining a constant pressure. The invention according to claim 2 is the pressure measurement device according to claim 1, wherein
Storage means for storing a conversion table representing the relationship between the amount of phase change and the measured pressure, wherein the pressure calculation means applies the obtained first phase change amount to the conversion table. , The measured pressure is obtained. According to a third aspect of the present invention, in the pressure measuring device according to the first or second aspect, each of the tip portions of the first and second optical fibers is supported, and reflection of the tip and the diaphragm is performed. It is characterized by comprising a support member for supporting the diaphragm with a space formed between the diaphragm and the surface open to the atmosphere. According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure measuring device according to the first or second aspect, each of the distal end portions of the first and second optical fibers is supported, and reflection of itself and the diaphragm is performed. A support member for supporting the diaphragm by setting a space formed between the diaphragm and the surface to a vacuum state is provided. According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure measuring device according to any one of the first to fourth aspects, the laser light generating means generates the laser light frequency-modulated in a ramp waveform. Features. According to a sixth aspect of the present invention, in the pressure measuring device according to any one of the first to fourth aspects, the laser light generating means generates the laser light frequency-modulated into a triangular wave shape. And Further, the invention according to claim 7 has first and second portions which bend with first and second deflection amounts in accordance with a measured pressure, wherein the first deflection amount is equal to the second deflection amount. And a diaphragm that reflects laser light, wherein the second amount of deflection is smaller than half the wavelength of the laser light when a maximum measured pressure is applied. A diaphragm, a laser light generating means for generating the laser light frequency-modulated into a wave shape that changes linearly in a predetermined cycle, a branching means for splitting the laser light into two, and one of the two branched by the branching means. A first optical fiber for guiding laser light to the first portion of the diaphragm, a second optical fiber for guiding the other laser light branched by the branching means to the second portion of the diaphragm, on the other hand The first reference light in which a part of the laser light is reflected on the end face of the first optical fiber and the first reference light in which the remaining part of the one laser light is reflected on the first part and is incident on the end face A first converting means for converting a first interference light with the reflected light into a first electric signal, and a second converting means for reflecting a part of the other laser light on an end face of the second optical fiber. A second interference light for converting a second interference light between the reference light and the second reflected light, the remaining part of the other laser light being reflected by the second part and incident on the end face, into a second electric signal; In a pressure measuring device having a converting means and a display means for displaying the first and second electric signals, a second phase change amount of the second electric signal displayed on the display means is obtained, Based on the result of multiplication of the second phase change amount by the deflection ratio N, the first phase change
A first step of determining the fringe order of the interference light of the following, and based on the fringe order calculated in the first step,
The method comprises a second step of obtaining a first phase change amount of the first electric signal, and a third step of obtaining the measured pressure based on the first phase change amount. .

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に
よる圧力測定装置の構成を示すブロック図である。図1
において、20は、ファンクションジェネレータであ
り、図2(b)に示すランプ波形の変調信号Smおよび
トリガ信号Stを出力する。この変調信号Smおよびト
リガ信号Stは、周期がTであって、繰り返し周波数が
fmとされている。21は、変調信号Smに対応するラ
ンプ波形の駆動電流Iにより半導体レーザ22を駆動す
る。この駆動電流Iは、周期がTであって、周波数がf
mとされている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a pressure measuring device according to an embodiment of the present invention. FIG.
In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a function generator, which outputs a modulation signal Sm and a trigger signal St having a ramp waveform shown in FIG. The modulation signal Sm and the trigger signal St have a period T and a repetition frequency fm. Reference numeral 21 drives the semiconductor laser 22 with a drive current I having a ramp waveform corresponding to the modulation signal Sm. This drive current I has a period T and a frequency f
m.

【0019】半導体レーザ22は、上記駆動電流Iが注
入されることにより、レーザ光を図3に示す中心周波数
ν0、周波数変調幅△νおよび変調周波数fm(周期
T)で周波数変調して、これをレーザ光La0として出
射する。23は、光ファイバであり一端が半導体レーザ
22の出射端に、他端が光ファイバカプラ24の入射端
に各々接続されており、上記レーザ光La0を光ファイ
バカプラ24の入射端へ導く。
The semiconductor laser 22 is frequency-modulated by injection of the driving current I with the center frequency ν0, the frequency modulation width Δν, and the modulation frequency fm (period T) shown in FIG. Is emitted as a laser beam La0. An optical fiber 23 has one end connected to the emission end of the semiconductor laser 22 and the other end connected to the incidence end of the optical fiber coupler 24, and guides the laser light La 0 to the incidence end of the optical fiber coupler 24.

【0020】光ファイバカプラ24は、光ファイバ23
を介して入射されるレーザ光La0を、第1のレーザ光
La1と第2のレーザ光La2とに2分岐する。251
は、光ファイバであり、一端が光ファイバカプラ24の
一方の出射端に、他端が後述する光ファイバカプラ26
1の入射端に各々接続されており、第1のレーザ光La1
を光ファイバカプラ261の入射端へ導く。252は、光
ファイバであり、一端が光ファイバカプラ24の他方の
出射端に、他端が後述する光ファイバカプラ262の入
射端に各々接続されている。
The optical fiber coupler 24 includes an optical fiber 23
Is split into a first laser beam La1 and a second laser beam La2. 251
Is an optical fiber, one end of which is at one output end of the optical fiber coupler 24 and the other end of which is an optical fiber coupler 26 to be described later.
1 laser light La1
To the input end of the optical fiber coupler 261. An optical fiber 252 has one end connected to the other output end of the optical fiber coupler 24 and the other end connected to the input end of an optical fiber coupler 262 described later.

【0021】光ファイバカプラ261は、光ファイバ2
51を介して入射端へ入射される第1のレーザ光La1
を、一方の出射端より出射するとともに、後述する第1
の干渉光Li1を他方の出射端より出射する。271は、
光ファイバであり、一端が光ファイバカプラ261の一
方の出射端に接続されている。この光ファイバ271
は、光ファイバカプラ261の一方の出射端より出射さ
れる第1のレーザ光La1を後述する圧力センサ28へ
導く。
The optical fiber coupler 261 is connected to the optical fiber 2
First laser light La1 incident on the incident end via 51
Is emitted from one emission end, and a first
Is emitted from the other emission end. 271 is
It is an optical fiber, and one end is connected to one emission end of the optical fiber coupler 261. This optical fiber 271
Guides the first laser light La1 emitted from one of the emission ends of the optical fiber coupler 261 to a pressure sensor 28 described later.

【0022】一方、光ファイバカプラ262は、上述し
た光ファイバカプラ261と同一の構成とされており、
光ファイバ252を介して入射端へ入射される第2のレ
ーザ光La2を、一方の出射端より出射するとともに、
後述する第2の干渉光Li2を他方の出射端より出射す
る。272は、光ファイバ271に対して併設された光フ
ァイバであり、一端が光ファイバカプラ262の一方の
出射端に接続されている。この光ファイバ272は、光
ファイバカプラ262の一方の出射端より出射される第
2のレーザ光La2を圧力センサ28へ導く。
On the other hand, the optical fiber coupler 262 has the same configuration as the optical fiber coupler 261 described above.
The second laser light La2 incident on the incident end via the optical fiber 252 is emitted from one of the exit ends,
A second interference light Li2 described later is emitted from the other emission end. Reference numeral 272 denotes an optical fiber provided in parallel with the optical fiber 271, one end of which is connected to one output end of the optical fiber coupler 262. The optical fiber 272 guides the second laser light La2 emitted from one of the emission ends of the optical fiber coupler 262 to the pressure sensor.

【0023】圧力センサ28は、内燃機関の圧縮器内に
設けられており、上記圧縮器内の圧力を検出する。ここ
で、図4を参照して、上記圧力センサ28の構成につい
て詳述する。この図に示す圧力センサ28において、4
0は、可撓性材料から構成された略円板形状のダイアフ
ラムであり、その表面たる受圧面40aに加えられる被
測定圧力Pmに応じてたわむ。このダイアフラム40
は、その中央部40bが最もたわみ量が大きく、該中央
部40bから端縁に行くにしたがってたわみ量が小さく
なる。
The pressure sensor 28 is provided in a compressor of the internal combustion engine, and detects a pressure in the compressor. Here, the configuration of the pressure sensor 28 will be described in detail with reference to FIG. In the pressure sensor 28 shown in FIG.
Reference numeral 0 denotes a substantially disk-shaped diaphragm made of a flexible material, which bends in accordance with the measured pressure Pm applied to the pressure receiving surface 40a which is the surface thereof. This diaphragm 40
The center portion 40b has the largest amount of deflection, and the amount of deflection decreases from the center portion 40b toward the edge.

【0024】具体的には、図6に示すように、ダイアフ
ラム40の中央部40bの第1のたわみ量Δd1と同周
縁部40cの第2のたわみ量Δd2とのたわみ比は、
N:1とされている。上記たわみ比Nは、実際にダイア
フラム40の受圧面40aに被測定圧力Pmを加え、こ
のときの第1のたわみ量Δd1および第2のたわみ量Δ
d2を図示しない計測装置により実測したデータに基づ
いて求められたものである。
Specifically, as shown in FIG. 6, the deflection ratio between the first deflection amount Δd1 of the central portion 40b of the diaphragm 40 and the second deflection amount Δd2 of the peripheral portion 40c is as follows.
N: 1. The deflection ratio N is obtained by actually applying the measured pressure Pm to the pressure receiving surface 40a of the diaphragm 40, and determining the first deflection Δd1 and the second deflection Δ
d2 is obtained based on data actually measured by a measuring device (not shown).

【0025】ここで、上記ダイアフラム40の周縁部4
0cとは、受圧面40aに最大の被測定圧力Pmが加え
られたときの上記第2のたわみ量Δd2がレーザ光La0
の波長λの2分の1より小さい値の部分をいう。
Here, the peripheral portion 4 of the diaphragm 40
0c means that the second deflection .DELTA.d2 when the maximum measured pressure Pm is applied to the pressure receiving surface 40a is the laser beam La0.
Means a portion having a value smaller than half the wavelength λ.

【0026】41は、ダイアフラム40を支持する略円
柱形状の支持部材であり、その上部には、凹部41aが
形成されている。また、支持部材41の中央部には、軸
線に沿って凹部41aから下面41cまでを連通してな
る第1の連通孔41bが形成されており、支持部材41
には、上記第1の連通孔41bの同図左側に、周縁部4
0cに対向する部分に凹部41aから下面41cまでを
連通してなる第2の連通孔41dが形成されている。加
えて、支持部材41には、上記第1の連通孔41bの同
図右側に凹部41aから下面41cまでを連通してなる
第3の連通孔41eが形成されている。
Reference numeral 41 denotes a substantially columnar support member for supporting the diaphragm 40, and a concave portion 41a is formed at an upper portion thereof. Further, a first communication hole 41b is formed in the center of the support member 41 so as to communicate from the concave portion 41a to the lower surface 41c along the axis.
In the left side of the first communication hole 41b in FIG.
A second communication hole 41d communicating from the concave portion 41a to the lower surface 41c is formed in a portion opposing the portion 0c. In addition, a third communication hole 41e is formed in the support member 41 on the right side of the first communication hole 41b in the figure, and communicates from the recess 41a to the lower surface 41c.

【0027】すなわち、支持部材41とダイアフラム4
0との間には、内部空間42が形成されており、上記内
部空間42は、第3の連通孔41eを介して大気開放状
態とされている。つまり、内部空間42内部の圧力は、
大気圧Paである。なお、今の場合、封止部材43は、
設けられていないものとする。
That is, the support member 41 and the diaphragm 4
0, an internal space 42 is formed, and the internal space 42 is open to the atmosphere via a third communication hole 41e. That is, the pressure inside the internal space 42 is
Atmospheric pressure Pa. In this case, the sealing member 43 is
It is not provided.

【0028】光ファイバ271(図1参照)の一端部分
は、支持部材41の第1の連通孔41bに図示しない接
着剤を介して挿通固定されており、その端面271a
は、中央部40bの裏面たる反射面40dに対して光学
的な第1の距離d1をおいて位置している。
One end of the optical fiber 271 (see FIG. 1) is fixedly inserted into the first communication hole 41b of the support member 41 via an adhesive (not shown).
Is located at an optical first distance d1 with respect to the reflection surface 40d, which is the back surface of the central portion 40b.

【0029】一方、光ファイバ272の一端部分は、支
持部材41の第2の連通孔41dに図示しない接着剤を
介して挿入固定されており、その端面272aは、周縁
部40cの裏面たる反射面40dに対して光学的な第2
の距離d2をおいて位置している。これら第1の距離d1
と第2の距離d2とは、被測定圧力Pmと大気圧Paと
が等しいとき、言い換えれば、第1のたわみ量Δd1と
第2のたわみ量Δd2とが共にゼロのとき、同値であ
る。
On the other hand, one end of the optical fiber 272 is inserted and fixed in the second communication hole 41d of the support member 41 via an adhesive (not shown), and the end surface 272a is a reflecting surface which is the back surface of the peripheral portion 40c. 40d optical second
Are placed at a distance d2. These first distances d1
And the second distance d2 have the same value when the measured pressure Pm is equal to the atmospheric pressure Pa, in other words, when both the first deflection Δd1 and the second deflection Δd2 are zero.

【0030】図1において、30は、光/電気変換機能
を有する光パワーメータであり、光ファイバ291およ
び光ファイバ292を介して入射される第1の干渉光L
i1および第2の干渉光Li2を、各光強度に応じた第1
の電気信号Si1および第2の電気信号Si2に変換す
る。
In FIG. 1, reference numeral 30 denotes an optical power meter having an optical / electrical conversion function, and a first interference light L which enters via an optical fiber 291 and an optical fiber 292.
i1 and the second interference light Li2 are converted to the first light corresponding to each light intensity.
Into an electric signal Si1 and a second electric signal Si2.

【0031】ここで、第1の干渉光Li1および第2の
光干渉光Li2の各光強度と第1の距離d1および第2の
距離d2と時間との関係を図5に示す。この図からわか
るように、第1の電気信号Si1および第2の電気信号
Si2の各光強度は、第1の距離d1および第2の距離d
2が一定値であっても、正弦波的に変化する。これは、
図1に示すレーザ光La0が周波数変調されたものであ
るからである。
FIG. 5 shows the relationship between the respective light intensities of the first interference light Li1 and the second light interference light Li2, the first distance d1 and the second distance d2, and time. As can be seen from this figure, the light intensities of the first electric signal Si1 and the second electric signal Si2 are equal to the first distance d1 and the second distance d1, respectively.
Even if 2 is a constant value, it changes sinusoidally. this is,
This is because the laser light La0 shown in FIG. 1 is frequency-modulated.

【0032】さらに、図5に示すように、第1の干渉光
Li1(第1の電気信号Si1)および第2の干渉光Li
2(第2の電気信号Si2)の各位相は、第1の距離d1
および第2の距離d2が増加する方向に変化したとき、
同図に波線で示す矢印+方向へシフトする。他方、第1
の干渉光Li1(第1の電気信号Si1)および第2の干
渉光Li2(第2の電気信号Si2)は、第1の距離d1
および第2の距離d2が減少する方向に変化したとき、
同図に一点鎖線で示す矢印−方向へシフトする。上述し
た第1の干渉光Li1(第1の電気信号Si1)および第
2の干渉光Li2(第2の電気信号Si2)が位相シフト
する理由については、理論式を用いて後述する。
Further, as shown in FIG. 5, the first interference light Li1 (first electric signal Si1) and the second interference light Li1
2 (the second electric signal Si2) has the first distance d1
And when the second distance d2 changes in the increasing direction,
The shift is performed in the direction indicated by the arrow indicated by the dashed line in FIG. On the other hand, the first
The first interference signal Li1 (first electrical signal Si1) and the second interference light Li2 (second electrical signal Si2)
And when the second distance d2 changes in a decreasing direction,
The shift is performed in the direction of the arrow shown by the dashed line in FIG. The reason why the first interference light Li1 (first electric signal Si1) and the second interference light Li2 (second electric signal Si2) are shifted in phase will be described later using a theoretical formula.

【0033】図1に示す31は、図2(a)および
(b)に各々示す上記第1の電気信号Si1および第2
の電気信号Si2の各波形を表示するオシロスコープで
ある。図2(a)および(b)に実線で示す各波形は、
被測定圧力Pm(図4参照)がゼロの場合のものであ
る。
The reference numeral 31 shown in FIG. 1 denotes the first electric signal Si1 and the second electric signal Si1 shown in FIGS. 2A and 2B, respectively.
Is an oscilloscope displaying each waveform of the electric signal Si2. Each of the waveforms shown by solid lines in FIGS.
This is a case where the measured pressure Pm (see FIG. 4) is zero.

【0034】32は、CPU(中央処理装置)であり、
第2の電気信号Si2、トリガ信号St、演算データD
c等に基づいて被測定圧力Pmの値、被測定圧力Pmの
変化の向き等を演算により求め、演算結果を測定データ
Dpとして出力する。このCPU32の動作の詳細につ
いては、後述する。
Reference numeral 32 denotes a CPU (central processing unit).
Second electric signal Si2, trigger signal St, operation data D
The value of the measured pressure Pm, the direction of change of the measured pressure Pm, and the like are obtained by calculation based on c and the like, and the calculation result is output as measurement data Dp. Details of the operation of the CPU 32 will be described later.

【0035】ここで、演算データDcとは、前述したた
わみ比N、レーザ光La0の中心波長λ0、第1の電気信
号Si1の第1の初期位相φ1、第2の電気信号Si2の
第2の初期位相φ2、第1の位相変化量/被測定圧力変
換テーブルを総称したデータをいう。この演算データD
cは、いずれも既知のデータである。
Here, the calculation data Dc includes the deflection ratio N, the center wavelength λ0 of the laser beam La0, the first initial phase φ1 of the first electric signal Si1, and the second data of the second electric signal Si2. Initial phase φ2, first phase change / measured pressure conversion table. This operation data D
c is known data.

【0036】上記第1の電気信号Si1の第1の初期位
相φ1とは、図4に示すダイアフラム40の受圧面40
aにゼロの被測定圧力Pmを加えたときの、図1に示す
トリガ信号Stに対する第1の電気信号Si1の位相を
いう。具体的には、図2(a)に示す例において、トリ
ガ信号Stの立ち下がりに対する第1の電気信号Si1
の位相φ1をいい、この第1の初期位相φ1は、予めキャ
リブレーションにより求められたものである。
The first initial phase φ1 of the first electric signal Si1 is defined as the pressure receiving surface 40 of the diaphragm 40 shown in FIG.
The phase of the first electric signal Si1 with respect to the trigger signal St shown in FIG. 1 when zero measured pressure Pm is applied to a. Specifically, in the example shown in FIG. 2A, the first electric signal Si1 with respect to the fall of the trigger signal St
, And the first initial phase φ1 is obtained in advance by calibration.

【0037】また、上記第2の電気信号Si2の第2の
初期位相φ2とは、図4に示すダイアフラム40の受圧
面40aにゼロの被測定圧力Pmを加えたときの、図1
に示すトリガ信号Stに対する第2の電気信号Si2の
位相をいう。具体的には、図2(b)に示す例におい
て、トリガ信号Stの立ち下がりに対する第2の電気信
号Si2の位相φ2をいい、この第2の初期位相φ2は、
予めキャリブレーションにより求められたものである。
The second initial phase φ2 of the second electric signal Si2 is defined as a value obtained when zero measured pressure Pm is applied to the pressure receiving surface 40a of the diaphragm 40 shown in FIG.
And the phase of the second electric signal Si2 with respect to the trigger signal St shown in FIG. Specifically, in the example shown in FIG. 2B, the phase φ2 of the second electric signal Si2 with respect to the fall of the trigger signal St refers to the second initial phase φ2.
It is obtained in advance by calibration.

【0038】また、第1の位相変化量/被測定圧力変換
テーブルとは、図10に示すものをいい、第1の電気信
号Si1(図2(a)参照)の、第1の初期位相φ1に対
する第1の位相変化量Δφ1と被測定圧力Pmとの関係
を表すテーブルをいう。この第1の位相変化量/被測定
圧力変換テーブルは、予めキャリブレーションにより求
められたものである。
The first phase change / measured pressure conversion table shown in FIG. 10 is the first initial phase φ1 of the first electric signal Si1 (see FIG. 2A). Is a table showing the relationship between the first phase change amount Δφ1 and the measured pressure Pm. This first phase change / measured pressure conversion table is obtained in advance by calibration.

【0039】図1に示す33は、上述した演算データD
cを記憶するメモリである。35は、表示器であり、C
PU32より入力される測定データDpに応じた測定結
果たる被測定圧力Pmを表示する。34は、測定者によ
り操作されるデータ入力部であり、上述した演算データ
Dcの入力に用いられる。
The reference numeral 33 shown in FIG.
This is a memory for storing c. 35 is an indicator, C
The measured pressure Pm as a measurement result according to the measurement data Dp input from the PU 32 is displayed. Reference numeral 34 denotes a data input unit operated by the measurer, and is used for inputting the above-described operation data Dc.

【0040】次に、上述した一実施形態による圧力測定
装置の動作を説明する。圧力測定開始時において、図4
に示すダイアフラム40の受圧面40aに加えられてい
る被測定圧力Pmの値は、Pm1(図10参照)である
ものとする。従って、今の場合、図4に示す第1のたわ
み量Δd1は、第2のたわみ量Δd2のN(たわみ比N)
倍である。
Next, the operation of the pressure measuring device according to the above-described embodiment will be described. At the start of pressure measurement, FIG.
It is assumed that the value of the measured pressure Pm applied to the pressure receiving surface 40a of the diaphragm 40 is Pm1 (see FIG. 10). Therefore, in this case, the first deflection amount Δd1 shown in FIG. 4 is N (the deflection ratio N) of the second deflection amount Δd2.
It is twice.

【0041】この状態において、図1に示す装置各部に
電源が供給されると、ファンクションジェネレータ20
より変調信号Sm(図2(b)参照)およびトリガ信号
Stがドライバ21、オシロスコープ31およびCPU
32へ出力される。これにより、半導体レーザ22から
は、ランプ波形状に周波数変調されたレーザ光La0が
出射される。このレーザ光La0の周波数ν(t)は、
中心周波数をνo、周波数偏移をΔν、図2に示す変調
信号Smの周波数をfm、時間をtとすると、次の
(1)式で表される。
In this state, when power is supplied to each section of the apparatus shown in FIG.
The modulation signal Sm (see FIG. 2B) and the trigger signal St are supplied to the driver 21, the oscilloscope 31, and the CPU
32. As a result, the semiconductor laser 22 emits a laser beam La0 frequency-modulated in a ramp waveform. The frequency ν (t) of the laser beam La0 is
Assuming that the center frequency is νo, the frequency shift is Δν, the frequency of the modulated signal Sm shown in FIG. 2 is fm, and the time is t, it is expressed by the following equation (1).

【数1】 (Equation 1)

【0042】そして、上記レーザ光La0は、光ファイ
バ23を介して光ファイバカプラ24の入射端へ入射さ
れ、光ファイバカプラ24により第1のレーザ光La1
および第2のレーザ光La2に2分岐され、これら第1
のレーザ光La1および第2のレーザ光La2は、光ファ
イバカプラ24の各出射端より各々出射される。
The laser light La0 is incident on the input end of the optical fiber coupler 24 via the optical fiber 23, and the first laser light La1 is emitted by the optical fiber coupler 24.
And the second laser beam La2 is branched into two beams.
The laser light La1 and the second laser light La2 are respectively emitted from the emission ends of the optical fiber coupler 24.

【0043】一方の第1のレーザ光La1は、光ファイ
バ251内を伝搬して、光ファイバカプラ261の入射端
へ入射される。他方の第2のレーザ光La2は光ファイ
バ252内を伝搬して、光ファイバカプラ262の入射端
へ入射される。そして、一方の第1のレーザ光La1
は、光ファイバカプラ261の一方の出射端より出射さ
れ、さらに、光ファイバ271内を伝搬する。そして、
図4に示す上記第1のレーザ光La1は、光ファイバ2
71の端面271aにその一部が反射され第1の参照光Ls
1として第1のレーザ光La1とは逆方向に光ファイバ2
71内を伝搬する。この第1の参照光Ls1の電界は、振
幅をaE0、位相をΦ(t)とすると次の(2)式で表
される。
The first laser beam La1 propagates through the optical fiber 251 and is incident on the incident end of the optical fiber coupler 261. The other second laser light La2 propagates through the optical fiber 252 and is incident on the incident end of the optical fiber coupler 262. Then, one of the first laser beams La1
Is emitted from one emission end of the optical fiber coupler 261 and further propagates in the optical fiber 271. And
The first laser beam La1 shown in FIG.
Part of the first reference light Ls is reflected by the end face 271a of the first reference light Ls.
1 as an optical fiber 2 in a direction opposite to the first laser beam La1.
It propagates through 71. The electric field of the first reference light Ls1 is expressed by the following equation (2), where the amplitude is aE0 and the phase is Φ (t).

【数2】 (Equation 2)

【0044】他方、第1のレーザ光La1の残りの一部
は、光ファイバ271の端面271aより出射され、第1
の出射光Ld1として、ダイアフラム40の中央部40b
へ向けて内部空間42を伝搬する。そして、上記第1の
出射光Ld1は、ダイアフラム40の中央部40bの反
射面40dに反射され、第1の反射光Lr1として、光フ
ァイバ271の端面271aへ向けて空間を伝搬する。こ
の第1の反射光Lr1の電界は、振幅をbE0、位相をΦ
(t−τ)とすると次の(3)式で表される。
On the other hand, the remaining part of the first laser light La1 is emitted from the end face 271a of the optical fiber 271,
Central part 40b of the diaphragm 40 as the outgoing light Ld1
To the interior space 42. Then, the first outgoing light Ld1 is reflected by the reflecting surface 40d of the central portion 40b of the diaphragm 40, and propagates as a first reflected light Lr1 in the space toward the end surface 271a of the optical fiber 271. The electric field of the first reflected light Lr1 has an amplitude bE0 and a phase Φ.
If (t−τ), it is expressed by the following equation (3).

【数3】 この(3)式において、時間差τは、図4に示す第1の
距離d1をd、光速をcとすると、次の(4)式で表さ
れ、光ファイバ271の端面271aと中央部40bの反
射面40dとの間の光路長(2d1)による伝搬時間に
対応している。
(Equation 3) In this equation (3), the time difference τ is represented by the following equation (4), where d is the first distance d1 shown in FIG. 4 and c is the speed of light, and the time difference τ is between the end face 271a of the optical fiber 271 and the central portion 40b. This corresponds to the propagation time due to the optical path length (2d1) between itself and the reflection surface 40d.

【数4】 (Equation 4)

【0045】そして、上記第1の反射光Lr1は、光ファ
イバ271の端面271aより入射され、光ファイバ271
内を伝搬する。つまり、光ファイバ271内には、図4
に示す第1の参照光Ls1と第1の反射光Lr1とが伝搬す
る。そして、第1の参照光Ls1および第1の反射光Lr1
は、干渉して第1の干渉光Li1として、光ファイバ27
1内を伝搬する。ここで、上記第1の干渉光Li1の電界
E(t)は、上述した(2)式および(3)式より、次
の(5)式で表される。
Then, the first reflected light Lr1 is incident from the end face 271a of the optical fiber 271 and is reflected by the optical fiber 271.
Propagate inside. That is, in the optical fiber 271, FIG.
The first reference light Ls1 and the first reflected light Lr1 shown in FIG. Then, the first reference light Ls1 and the first reflected light Lr1
Interferes with the optical fiber 27 as the first interference light Li1.
Propagating in 1. Here, the electric field E (t) of the first interference light Li1 is expressed by the following equation (5) from the above equations (2) and (3).

【数5】 (Equation 5)

【0046】また、上記第1の干渉光Li1の光強度I
(t)は、(5)式に示す電界E(t)の絶対値の2乗
たる次の(6)式で表される。
The light intensity I of the first interference light Li1
(T) is expressed by the following equation (6), which is the square of the absolute value of the electric field E (t) shown in equation (5).

【数6】 上記(6)式において、右辺第2項は第1の干渉光Li1
の振動成分であり、その位相Φ(t)−Φ(t−τ)
は、次の(7)式で表される。
(Equation 6) In the above equation (6), the second term on the right side is the first interference light Li1.
Φ (t) −Φ (t−τ)
Is represented by the following equation (7).

【数7】 なお、上記(7)式は、図3に示す区間[0、T]につ
いて考察したものである。
(Equation 7) The above equation (7) considers the section [0, T] shown in FIG.

【0047】続いて、位相Φ(t)の時間微分がレーザ
光La0の周波数ν(t)であるという関係より次の
(8)式が導き出される。
Subsequently, the following equation (8) is derived from the relationship that the time derivative of the phase Φ (t) is the frequency ν (t) of the laser beam La0.

【数8】 さらに、上記(8)式を(7)式に代入すると、次の
(9)式が導き出される。
(Equation 8) Further, when the above equation (8) is substituted into the equation (7), the following equation (9) is derived.

【数9】 (Equation 9)

【0048】ここで、上記(9)式の右辺において、2
πfmΔντおよび2πν0τは、各々次の(10)式お
よび(11)式で表される。
Here, on the right side of the above equation (9), 2
πf m Δντ and 2πν 0 τ are expressed by the following equations (10) and (11), respectively.

【数10】 (Equation 10)

【数11】 次に、(6)式に(9)式〜(11)式を代入すると、
第1の干渉光Li1の光強度I(t)は、次の(12)
式で表される。
[Equation 11] Next, by substituting equations (9) to (11) into equation (6),
The light intensity I (t) of the first interference light Li1 is given by the following (12)
It is expressed by an equation.

【数12】 ここで、(12)式における光強度I(t)の交流成分
の位相φは、第1の干渉光Li1の中心波長をλ0とする
と、次の(13)式で表される。
(Equation 12) Here, the phase φ of the AC component of the light intensity I (t) in the expression (12) is expressed by the following expression (13), where λ0 is the center wavelength of the first interference light Li1.

【数13】 (Equation 13)

【0049】また、上述した(12)式および(13)
式から明らかなように、第1の干渉光Li1の光強度I
(t)の位相φは、距離dが増加、すなわち被測定圧力
Pmが減少したとき、図5に破線で示す矢印+方向へシ
フトする。一方、上記光強度I(t)の位相φは、距離
dが減少、すなわち被測定圧力Pmが増加したとき、図
5に一点鎖線で示す矢印−方向へシフトする。従って、
上記位相φを測定することにより、次の(14)式のご
とく、距離dを求めることができる。
Further, the above-mentioned equations (12) and (13)
As is apparent from the equation, the light intensity I of the first interference light Li1
When the distance d increases, that is, when the measured pressure Pm decreases, the phase φ of (t) shifts in the direction indicated by the dashed arrow in FIG. On the other hand, the phase φ of the light intensity I (t) shifts in a direction indicated by an alternate long and short dash line in FIG. 5 when the distance d decreases, that is, when the measured pressure Pm increases. Therefore,
By measuring the phase φ, the distance d can be obtained as in the following equation (14).

【数14】 [Equation 14]

【0050】一方、図4に示す上記第2のレーザ光La
2は、上述した第1のレーザ光La1と同様にして、光フ
ァイバ272の端面272aにその一部が反射され第2の
参照光Ls2として第2のレーザ光La2とは逆方向に光
ファイバ272内を伝搬する。他方、第2のレーザ光L
a2の残りの一部は、第2の出射光Ld2として光ファイ
バ272の端面272aより出射された後、周縁部40c
の反射面40dにより反射され第2の反射光Lr2とし
て光ファイバ272の端面272aへ入射する。そして、
上記第2の反射光Lr2および第2の参照光Ls2は、干
渉して第2の干渉光Li2として光ファイバ272内を伝
搬する。
On the other hand, the second laser light La shown in FIG.
2 is partially reflected by the end surface 272a of the optical fiber 272 in the same manner as the first laser light La1 described above and serves as the second reference light Ls2 in the opposite direction to the second laser light La2. Propagate inside. On the other hand, the second laser light L
The remaining part of a2 is emitted from the end face 272a of the optical fiber 272 as the second emission light Ld2, and then the periphery 40c is emitted.
Is reflected by the reflecting surface 40d of the optical fiber 272 and enters the end face 272a of the optical fiber 272 as the second reflected light Lr2. And
The second reflected light Lr2 and the second reference light Ls2 interfere with each other and propagate as second interference light Li2 in the optical fiber 272.

【0051】そして、図1に示す上述した第1の干渉光
Li1および第2の干渉光Li2は、光ファイバ271およ
び272、光ファイバカプラ261および262、ならび
に光ファイバ291および292を介して、光パワーメー
タ30へ入力される。
The first interference light Li1 and the second interference light Li2 shown in FIG. 1 are transmitted through the optical fibers 271 and 272, the optical fiber couplers 261 and 262, and the optical fibers 291 and 292. Input to the power meter 30.

【0052】これにより、光パワーメータ30は、第1
の干渉光Li1および第2の干渉光Li2を第1の電気信
号Si1および第2の電気信号に変換する。上記第1の
電気信号Si1および第2の電気信号Si2は、オシロス
コープ31およびCPU32へ各々入力される。
As a result, the optical power meter 30 has the first
And the second interference light Li2 are converted into a first electric signal Si1 and a second electric signal. The first electric signal Si1 and the second electric signal Si2 are input to the oscilloscope 31 and the CPU 32, respectively.

【0053】これにより、オシロスコープ31には、図
2(a)および(b)に各々破線でで示す第1の電気信
号Si1および第2の電気信号Si2が各々表示される。
すなわち、図2(a)に破線で示す第1の電気信号Si
1は、みかけ上の位相がφ1’とされており、実線で示す
第1の電気信号Si1(第1の初期位相φ1)に対して真
の位相が2Fπ+φ1’だけ同図に示す矢印+方向へシ
フトしている。なお、このFは、前述したフリンジの次
数である。つまり、実線で示す第1の電気信号Si1に
対する、破線で示す第1の電気信号Si1の第1の位相
変化量Δφ1は、2Fπ+φ1’であるが、オシロスコー
プ31の表示を見ただけでは、フリンジの次数Fが特定
できないため正確な値を知ることができない。
As a result, the oscilloscope 31 displays the first electric signal Si1 and the second electric signal Si2 indicated by broken lines in FIGS. 2A and 2B, respectively.
That is, the first electric signal Si indicated by a broken line in FIG.
1 has an apparent phase of φ1 ′, and the true phase of the first electric signal Si1 (first initial phase φ1) shown by the solid line is 2Fπ + φ1 ′ in the direction of the arrow + shown in FIG. Is shifting. Note that F is the order of the fringe described above. In other words, the first phase change Δφ1 of the first electric signal Si1 shown by the broken line with respect to the first electric signal Si1 shown by the solid line is 2Fπ + φ1 ', but the fringe can be seen only by looking at the display of the oscilloscope 31. Since the order F cannot be specified, an accurate value cannot be known.

【0054】一方、図2(b)に破線で示す第2の電気
信号Si2は、位相がφ2’とされており、実線で示す第
2の電気信号Si2(第2の初期位相φ2)に対して同図
に示す矢印+方向へシフトしている。ここで、注意すべ
きは、前述したように、図4に示す受圧面40aに最大
の被測定圧力Pmが加えられたときの第2のたわみ量Δ
d2がレーザ光La0の波長λの2分の1より小さい値と
されているため、第2の電気信号Si2の第2の位相変
化量Δφ2(|φ2−φ2’|)は、2πを越えることが
ない。
On the other hand, the phase of the second electric signal Si2 indicated by the broken line in FIG. 2B is φ2 ′, and the phase of the second electric signal Si2 indicated by the solid line (second initial phase φ2) is different from that of the second electric signal Si2. Is shifted in the direction of the arrow + shown in FIG. Here, it should be noted that, as described above, the second deflection Δ when the maximum measured pressure Pm is applied to the pressure receiving surface 40a shown in FIG.
Since d2 is smaller than half the wavelength λ of the laser beam La0, the second phase change Δφ2 (| φ2−φ2 '|) of the second electric signal Si2 must exceed 2π. There is no.

【0055】また、図1に示すCPU32は、入力され
た第1の電気信号Si1および第2の電気信号Si2の各
位相を、図2(a)および(b)に示すようにφ1’お
よびφ2’と求める。ここで、上記位相φ1’は、見かけ
上の位相である。次に、CPU32は、メモリ33に記
憶されている第2の初期位相φ2を読み出した後、第2
の初期位相φ2から先ほど求めた位相φ2’とを減算した
ものの絶対値を、上述した第2の位相変化量Δφ2とし
て求める。
Further, the CPU 32 shown in FIG. 1 converts the phases of the input first electric signal Si1 and second electric signal Si2 into φ1 ′ and φ2 ′ as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). 'And ask. Here, the phase φ1 ′ is an apparent phase. Next, the CPU 32 reads out the second initial phase φ2 stored in the memory 33,
The absolute value of the value obtained by subtracting the previously obtained phase φ2 ′ from the initial phase φ2 is obtained as the above-mentioned second phase change Δφ2.

【0056】次に、CPU32は、メモリ33に記憶さ
れているたわみ比Nを読み出した後、これと上記第2の
位相変化量Δφ2とを乗算して、NΔφ2なる乗算結果を
得る。ここで、上記(NΔφ2)と上述した(2Fπ+
φ1’)との間には、微少誤差分を考慮すればほぼ等し
いという関係が成立する。従って、CPU32は、(N
Δφ2)と(2Fπ+φ1’)とを比較した結果に基づい
て整数のフリンジ次数Fを求める。すなわち、CPU3
2は、(NΔφ2)および(2Fπ+φ1’)に各々既知
たるN、Δφ2およびφ1’を代入したときの、(NΔφ
2)と(2Fπ+φ1’)との差の絶対値が最小となる整
数のフリンジ次数Fを求める。
Next, the CPU 32 reads the deflection ratio N stored in the memory 33, and multiplies this by the second phase change amount Δφ2 to obtain a multiplication result of NΔφ2. Here, (NΔφ2) and (2Fπ +
φ1 ′), there is a relationship that they are almost equal in consideration of the minute error. Therefore, the CPU 32 calculates (N
An integer fringe order F is obtained based on the result of comparing (Δφ2) and (2Fπ + φ1 ′). That is, the CPU 3
2 is (NΔφ) when known N, Δφ2 and φ1 ′ are substituted for (NΔφ2) and (2Fπ + φ1 ′), respectively.
2) An integer fringe order F that minimizes the absolute value of the difference between (2Fπ + φ1 ′) is obtained.

【0057】次いで、CPU32は、先ほど求めた第1
の電気信号Si1の見かけ上の位相φ1’およびフリンジ
次数Fを2Fπ+φ1’なる式に代入して、第1の電気
信号Si1の第1の位相変化量Δφ1を求める。
Next, the CPU 32 determines the first
By substituting the apparent phase φ1 ′ of the electric signal Si1 and the fringe order F into the equation 2Fπ + φ1 ′, the first phase change Δφ1 of the first electric signal Si1 is obtained.

【0058】次に、CPU32は、メモリ33に記憶さ
れている第1の位相変化量/被測定圧力変換テーブル
(図10参照)から、先ほど求めた第1の位相変化量Δ
φ1に対応する被測定圧力Pm1を求める。これにより、
表示器35には、被測定圧力Pm1が表示される。
Next, the CPU 32 calculates the first phase change Δ obtained previously from the first phase change / measured pressure conversion table (see FIG. 10) stored in the memory 33.
A measured pressure Pm1 corresponding to φ1 is obtained. This allows
The display 35 displays the measured pressure Pm1.

【0059】以上、本発明の一実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの一実施形態に限
られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の
設計変更等があっても本発明に含まれる。例えば、上述
した一実施形態による圧力測定装置においては、図1に
示すランプ波形の変調信号Smを用いてレーザ光に周波
数変調を掛けた例について説明したが、上記ランプ波形
に代えて三角波形の変調信号Smを用いてもよい。この
場合には、ファンクションジェネレータ20として、三
角波形の変調信号Smを出力できるものを用いればよ
い。
As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and a design change within a range not departing from the gist of the present invention. The present invention is also included in the present invention. For example, in the pressure measuring device according to the above-described embodiment, an example in which the frequency modulation is performed on the laser light using the modulation signal Sm having the ramp waveform illustrated in FIG. 1 has been described. The modulation signal Sm may be used. In this case, a function generator that can output a triangular waveform modulation signal Sm may be used as the function generator 20.

【0060】さらに、上述した一実施形態による圧力測
定装置においては、図4に示す内部空間42を大気開放
として差圧計測について説明したが、第3の連通孔41
eの開口部を封止部材43により封止することにより、
内部空間42を真空にして真空圧に対する絶対圧計測が
できるように構成してもよい。
Further, in the pressure measuring apparatus according to the above-described embodiment, the description has been given of the differential pressure measurement in which the internal space 42 shown in FIG.
By sealing the opening of e with the sealing member 43,
The internal space 42 may be evacuated to measure the absolute pressure relative to the vacuum pressure.

【0061】以上説明したように本発明の一実施形態に
よる圧力測定装置によれば、周波数変調されたレーザ光
Laを用いて、さらに2本の第1の光ファイバ271お
よび272により第1の干渉光Li1および第2の干渉光
Li2の位相変化を求めているので、圧力変化の向きを
容易に知ることができるととも、絶対圧力を測定するこ
とができるという効果が得られる。
As described above, according to the pressure measuring device according to the embodiment of the present invention, the first interference is further performed by the two first optical fibers 271 and 272 using the frequency-modulated laser light La. Since the phase changes of the light Li1 and the second interference light Li2 are obtained, it is possible to obtain the effect that the direction of the pressure change can be easily known and the absolute pressure can be measured.

【0062】また、一実施形態による圧力測定装置によ
れば、第2の干渉光Li2の第2の位相変化量Δφ2にた
わみ比Nを乗算した値に基づいて、第1の電気信号Si
1(図2(a)参照)のフリンジ次数Fを特定した後、
第1の電気信号Si1の第1の位相変化量Δφ1を2Fπ
+φ1’なる式から正確に求めているので、誤差が累積
されることがなく、高い精度で前述したインクリメンタ
ル測定を行うことができるという効果が得られる。
Further, according to the pressure measuring device of one embodiment, the first electric signal Si is obtained based on the value obtained by multiplying the second phase change Δφ 2 of the second interference light Li 2 by the deflection ratio N.
After specifying the fringe order F of 1 (see FIG. 2A),
The first phase change Δφ1 of the first electric signal Si1 is 2Fπ
Since the value is accurately obtained from the equation + φ1 ′, an effect is obtained that the above-described incremental measurement can be performed with high accuracy without accumulation of errors.

【0063】さらに、一実施形態による圧力測定装置に
よれば、光のうなりたる第1の干渉光Li1および第2
の干渉光Li2の第1の位相変化量Δφ1および第2の位
相変化量Δφ2に基づいて圧力測定しているので、光源
の強度や光ファイバ271、272等が受ける外乱の影響
をほとんど受けることがなく、従って高精度で圧力測定
を行うことができるという効果が得られる。
Further, according to the pressure measuring device of one embodiment, the first interference light Li1 and the second interference light Li
The pressure is measured based on the first phase change amount Δφ1 and the second phase change amount Δφ2 of the interference light Li2, so that it is hardly affected by the intensity of the light source and the disturbance that the optical fibers 271, 272, etc. receive. Therefore, the effect that the pressure can be measured with high accuracy can be obtained.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明によれば、周波数変調されたレー
ザ光を用いて、さらに2本の第1および第2の光ファイ
バにより第1の干渉光および第2の干渉光の位相変化を
求めているので、圧力変化の向きを容易に知ることがで
きるととも、絶対圧力を測定することができるという効
果が得られる。
According to the present invention, the phase change of the first interference light and the second interference light is obtained by the two first and second optical fibers using the frequency-modulated laser light. Therefore, it is possible to obtain the effect that the direction of the pressure change can be easily known and the absolute pressure can be measured.

【0065】さらに、本発明によれば、光のうなりたる
第1の干渉光および第2の干渉光の第1の位相変化量お
よび第2の位相変化量に基づいて圧力測定しているの
で、光源の強度や第1および第2の光ファイバ光ファイ
バ等が受ける外乱の影響をほとんど受けることがなく、
従って高精度で圧力測定を行うことができるという効果
が得られる。
Further, according to the present invention, since the pressure is measured based on the first phase change amount and the second phase change amount of the first interference light and the second interference light that beat the light, Hardly affected by the intensity of the light source or the disturbance of the first and second optical fibers,
Therefore, the effect that pressure measurement can be performed with high accuracy is obtained.

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

【図1】 本発明の一実施形態による圧力測定装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pressure measuring device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図1に示す第1の電気信号Si1および第2
の電気信号Si2の各波形を示す図である。
FIG. 2 shows a first electric signal Si1 and a second electric signal Si1 shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing each waveform of the electric signal Si2.

【図3】 図1に示すレーザ光La0の光周波数νの変
化を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a change in an optical frequency ν of the laser beam La0 shown in FIG.

【図4】 図1に示す圧力センサ28の構成を示す拡大
断面図である。
FIG. 4 is an enlarged sectional view showing a configuration of the pressure sensor 28 shown in FIG.

【図5】 本発明の一実施形態による圧力測定装置にお
ける第1の距離d1(第2の距離d2)、第1の電気信号
Si1(第2の電気信号Si2)および時間の相互関係を
示す3次元グラフである。
FIG. 5 is a diagram 3 illustrating a correlation between a first distance d1 (second distance d2), a first electric signal Si1 (second electric signal Si2), and time in the pressure measurement device according to the embodiment of the present invention. It is a dimensional graph.

【図6】 図4に示す圧力センサ28における被測定圧
力Pmと第1のたわみ量Δd1(第2のたわみ量Δd2)
との関係を示すグラフである。
FIG. 6 shows a measured pressure Pm and a first flexure Δd1 (second flexure Δd2) in the pressure sensor 28 shown in FIG.
6 is a graph showing a relationship with the graph.

【図7】 従来の圧力測定装置の構成を示すブロック図
である。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional pressure measuring device.

【図8】 図7に示す圧力センサ6の構成を示す断面図
である。
FIG. 8 is a sectional view showing a configuration of the pressure sensor 6 shown in FIG.

【図9】 従来の圧力測定装置における干渉光Liの光
強度、たわみ量Δdおよび時間の相互関係を示す3次元
グラフである。
FIG. 9 is a three-dimensional graph showing the correlation among the light intensity of the interference light Li, the amount of deflection Δd, and time in a conventional pressure measurement device.

【図10】 本発明の一実施形態による圧力測定装置に
おける第1の電気信号Si1の第1の位相変化量Δφ1と
被測定圧力Pmとの関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between the first phase change Δφ1 of the first electric signal Si1 and the measured pressure Pm in the pressure measuring device according to the embodiment of the present invention.

【図11】 従来の圧力測定装置における被測定圧力P
mとフリンジの次数Fとの関係を示すグラフである。
FIG. 11 shows a measured pressure P in a conventional pressure measuring device.
It is a graph which shows the relationship between m and the order F of a fringe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 ファンクションジェネレータ 21 ドライバ 22 半導体レーザ 23 光ファイバ 24 光ファイバカプラ 251 光ファイバ 252 光ファイバ 261 光ファイバカプラ 262 光ファイバカプラ 271 光ファイバ 272 光ファイバ 28 圧力センサ 291 光ファイバ 292 光ファイバ 30 光パワーメータ 31 オシロスコープ 32 CPU 33 メモリ 34 データ入力部 35 表示器 40 ダイアフラム 41 支持部材 La0 レーザ光 La1 第1のレーザ光 Ls1 第1の参照光 Ld1 第1の出射光 Lr1 第1の反射光 Li1 第1の干渉光 La2 第2のレーザ光 Ls2 第2の干渉光 Ld2 第2の出射光 Lr2 第2の反射光 Li2 第2の干渉光 Δd1 第1のたわみ量 Δd2 第2のたわみ量 d1 第1の距離 d2 第2の距離 Si1 第1の電気信号 Si2 第2の電気信号 Pm 被測定圧力 Δφ1 第1の位相変化量 φ1 第1の初期位相 φ2 第2の初期位相 I 駆動電流 Sm 変調信号 St トリガ信号 Dc 演算データ Dp 測定データ Reference Signs List 20 function generator 21 driver 22 semiconductor laser 23 optical fiber 24 optical fiber coupler 251 optical fiber 252 optical fiber 261 optical fiber coupler 262 optical fiber coupler 271 optical fiber 272 optical fiber 28 pressure sensor 291 optical fiber 292 optical fiber 30 optical power meter 31 oscilloscope 32 CPU 33 Memory 34 Data input unit 35 Display 40 Diaphragm 41 Support member La0 Laser light La1 First laser light Ls1 First reference light Ld1 First emission light Lr1 First reflected light Li1 First interference light La2 Second laser light Ls2 Second interference light Ld2 Second emission light Lr2 Second reflected light Li2 Second interference light Δd1 First amount of deflection Δd2 Second amount of deflection d1 First distance d2 Second Distance Si1 First electric signal Si2 No. 2 electric signal Pm measured pressure Δφ1 first phase change amount φ1 first initial phase φ2 second initial phase I drive current Sm modulation signal St trigger signal Dc operation data Dp measurement data

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定圧力に応じて第1および第2のた
わみ量をもってたわむ第1および第2の部分を有し前記
第1のたわみ量が前記第2のたわみ量のN倍とされてお
り、かつレーザ光を反射するダイアフラムであって、最
大の被測定圧力が加えられたとき前記第2のたわみ量が
前記レーザ光の2分の1波長より小とされているダイア
フラムと、 所定周期でリニアに変化する波形状に周波数変調された
前記レーザ光を発生するレーザ光発生手段と、 前記レーザ光を2分岐する分岐手段と、 前記分岐手段により分岐された一方のレーザ光を前記ダ
イアフラムの前記第1の部分へ導く第1の光ファイバ
と、 前記分岐手段により分岐された他方のレーザ光を前記ダ
イアフラムの前記第2の部分へ導く第2の光ファイバ
と、 前記一方のレーザ光の一部が前記第1の光ファイバの端
面に反射された第1の参照光と、前記一方のレーザ光の
残り一部が前記第1の部分に反射され前記端面に入射し
た第1の反射光との第1の干渉光を第1の電気信号に変
換する第1の変換手段と、 前記他方のレーザ光の一部が前記第2の光ファイバの端
面に反射された第2の参照光と、前記他方のレーザ光の
残り一部が前記第2の部分に反射され前記端面に入射し
た第2の反射光との第2の干渉光を第2の電気信号に変
換する第2の変換手段と、 前記第2の電気信号の第2の位相変化量を求め、該第2
の位相変化量に前記たわみ比Nを乗じた乗算結果に基づ
いて、前記第1の干渉光のフリンジ次数を求めるフリン
ジ次数算出手段と、 前記フリンジ次数算出手段により算出されたフリンジ次
数に基づいて、前記第1の電気信号の第1の位相変化量
を求める位相変化量算出手段と、 前記第1の位相変化量に基づいて、前記被測定圧力を求
める圧力算出手段と、を具備することを特徴とする圧力
測定装置。
1. A method according to claim 1, wherein the first and second portions have first and second portions which bend with a first and a second amount of deflection according to a pressure to be measured, and wherein the first amount of deflection is N times the second amount of deflection. A diaphragm that reflects the laser light and has a second deflection amount smaller than a half wavelength of the laser light when a maximum measured pressure is applied; A laser light generating means for generating the laser light frequency-modulated into a wave shape that changes linearly in the laser light, a branching means for splitting the laser light into two, and one of the laser lights branched by the branching means. A first optical fiber for guiding to the first portion, a second optical fiber for guiding the other laser beam branched by the branching means to the second portion of the diaphragm, and one of the one laser beam. Is the first reference light reflected on the end face of the first optical fiber, and the first reflected light is the remaining part of the one laser light is reflected on the first portion and is incident on the end face. A first conversion unit that converts the first interference light into a first electric signal; a second reference light in which a part of the other laser light is reflected by an end face of the second optical fiber; A second conversion unit that converts a second interference light with the second reflected light that is reflected by the second part and that is incident on the end face while the other part of the other laser light is reflected, to a second electric signal; Calculating a second phase change amount of the second electric signal;
Based on a multiplication result obtained by multiplying the amount of phase change by the deflection ratio N, based on the fringe order calculating means for obtaining the fringe order of the first interference light, based on the fringe order calculated by the fringe order calculating means, A phase change amount calculating unit for obtaining a first phase change amount of the first electric signal; and a pressure calculating unit for obtaining the measured pressure based on the first phase change amount. And a pressure measuring device.
【請求項2】 前記第1の位相変化量と前記被測定圧力
との関係を表す変換テーブルを記憶する記憶手段とを有
し、 前記圧力算出手段は、求めた前記第1の位相変化量を前
記変換テーブルに適用することにより、前記被測定圧力
を求めること、 を特徴とする請求項1に記載の圧力測定装置。
2. A storage unit for storing a conversion table representing a relationship between the first phase change amount and the measured pressure, wherein the pressure calculating unit calculates the first phase change amount. The pressure measurement device according to claim 1, wherein the pressure to be measured is obtained by applying the pressure to the conversion table.
【請求項3】 前記第1および前記第2の光ファイバの
各先端部分を各々支持するとともに、自身と前記ダイア
フラムの反射面との間に形成された空間を大気開放状態
として前記ダイアフラムを支持する支持部材、 を具備することを特徴とする請求項1または2に記載の
圧力測定装置。
3. The optical fiber supports the respective distal end portions of the first and second optical fibers, and supports the diaphragm with a space formed between itself and a reflecting surface of the diaphragm being open to the atmosphere. The pressure measuring device according to claim 1, further comprising a support member.
【請求項4】 前記第1および前記第2の光ファイバの
各先端部分を各々支持するとともに、自身と前記ダイア
フラムの反射面との間に形成された空間を真空状態とし
て前記ダイアフラムを支持する支持部材、 を具備することを特徴とする請求項1または2に記載の
圧力測定装置。
4. A support for supporting the respective distal end portions of the first and second optical fibers, and for supporting the diaphragm with a space formed between itself and a reflecting surface of the diaphragm being in a vacuum state. The pressure measuring device according to claim 1, comprising a member.
【請求項5】 前記レーザ光発生手段は、ランプ波形状
に周波数変調された前記レーザ光を発生すること、 を特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の圧力
測定装置。
5. The pressure measuring device according to claim 1, wherein said laser light generating means generates said laser light frequency-modulated in a ramp wave shape.
【請求項6】 前記レーザ光発生手段は、三角波形状に
周波数変調された前記レーザ光を発生すること、 を特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の圧力
測定装置。
6. The pressure measuring device according to claim 1, wherein the laser light generating means generates the laser light frequency-modulated in a triangular wave shape.
【請求項7】 被測定圧力に応じて第1および第2のた
わみ量をもってたわむ第1および第2の部分を有し前記
第1のたわみ量が前記第2のたわみ量のN倍とされてお
り、かつレーザ光を反射するダイアフラムであって、最
大の被測定圧力が加えられたとき前記第2のたわみ量が
前記レーザ光の2分の1波長より小とされているダイア
フラムと、所定周期でリニアに変化する波形状に周波数
変調された前記レーザ光を発生するレーザ光発生手段
と、前記レーザ光を2分岐する分岐手段と、前記分岐手
段により分岐された一方のレーザ光を前記ダイアフラム
の前記第1の部分へ導く第1の光ファイバと、前記分岐
手段により分岐された他方のレーザ光を前記ダイアフラ
ムの前記第2の部分へ導く第2の光ファイバと、前記一
方のレーザ光の一部が前記第1の光ファイバの端面に反
射された第1の参照光と、前記一方のレーザ光の残り一
部が前記第1の部分に反射され前記端面に入射した第1
の反射光との第1の干渉光を第1の電気信号に変換する
第1の変換手段と、前記他方のレーザ光の一部が前記第
2の光ファイバの端面に反射された第2の参照光と、前
記他方のレーザ光の残り一部が前記第2の部分に反射さ
れ前記端面に入射した第2の反射光との第2の干渉光を
第2の電気信号に変換する第2の変換手段と、前記第1
および第2の電気信号を表示する表示手段とを有する圧
力測定装置において、 前記表示手段に表示された前記第2の電気信号の第2の
位相変化量を求め、該第2の位相変化量に前記たわみ比
Nを乗じた乗算結果に基づいて、前記第1の干渉光のフ
リンジ次数を求める第1の過程と、 前記第1の過程において算出されたフリンジ次数に基づ
いて、前記第1の電気信号の第1の位相変化量を求める
第2の過程と、 前記第1の位相変化量に基づいて、前記被測定圧力を求
める第3の過程と、 からなることを特徴とする圧力測定装置を用いた圧力測
定方法。
7. A method according to claim 1, further comprising a first portion and a second portion which bend with first and second deflection amounts in accordance with a measured pressure, wherein said first deflection amount is set to N times said second deflection amount. A diaphragm that reflects the laser light, wherein the second amount of deflection is smaller than half the wavelength of the laser light when a maximum measured pressure is applied; A laser light generating means for generating the laser light frequency-modulated to a wave shape that changes linearly, a branching means for branching the laser light into two, and one of the laser lights branched by the branching means to the diaphragm. A first optical fiber for guiding to the first portion, a second optical fiber for guiding the other laser beam branched by the branching means to the second portion of the diaphragm, and one of the one laser beam. Department The first reference light reflected on the end face of the first optical fiber and the first part of the remaining part of the one laser light reflected on the first portion and incident on the end face
A first converting means for converting a first interference light with the reflected light into a first electric signal, and a second converting means for reflecting a part of the other laser light on an end face of the second optical fiber. A second interference light for converting a second interference light between the reference light and the second reflected light, the remaining part of the other laser light being reflected by the second part and incident on the end face, into a second electric signal; Conversion means, and the first
And a display means for displaying a second electric signal, wherein a second phase change amount of the second electric signal displayed on the display means is obtained, and the second phase change amount is calculated. A first step of obtaining a fringe order of the first interference light based on a multiplication result obtained by multiplying the deflection ratio N; and a first electrical operation based on the fringe order calculated in the first step. A second step of obtaining a first phase change amount of the signal; and a third step of obtaining the measured pressure based on the first phase change amount. The pressure measurement method used.
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