JPS58176557A - 加速度センサ− - Google Patents
加速度センサ−Info
- Publication number
- JPS58176557A JPS58176557A JP5925282A JP5925282A JPS58176557A JP S58176557 A JPS58176557 A JP S58176557A JP 5925282 A JP5925282 A JP 5925282A JP 5925282 A JP5925282 A JP 5925282A JP S58176557 A JPS58176557 A JP S58176557A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- optical fiber
- acceleration
- acceleration sensor
- cores
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａｌ 発明の接動分野
本発明は移動体に搭載され光ファイバのばね性を利用し
圧加速度センサーに係るものである。
圧加速度センサーに係るものである。
（ｂ） 技術の背景
加速度を検知してこの加速度を時間的に積分し速度を、
さらに時間的に積分して変位量を算出して制御すること
が行われている。そして近年は光技り 術の進歩に伴い光ファイバを使用しオ加速度センサーが
１１発されている。
さらに時間的に積分して変位量を算出して制御すること
が行われている。そして近年は光技り 術の進歩に伴い光ファイバを使用しオ加速度センサーが
１１発されている。
（Ｃ１従来技術と問題点
この種の従来の加速度センサーを第１図に示す。
第１図の（イ）は構成図、（ロ）は伝送損失と加速度と
の相関図である。
の相関図である。
第１図の（イ）において、ｌはコイル状に巻１回され九
単−コアよりなる光ファイバで両端木部は移動体の部材
５に固着されている。光コアイノ＜１の一方の端末部に
は、例えば半導体レーザの尭光素子を設は九光源部２が
装着されており、光ファイぶ１に入力を投入している。
単−コアよりなる光ファイバで両端木部は移動体の部材
５に固着されている。光コアイノ＜１の一方の端末部に
は、例えば半導体レーザの尭光素子を設は九光源部２が
装着されており、光ファイぶ１に入力を投入している。
光７アイパｌの他方の端末には、伝送され九出力を受光
して電気変換する光電素子３、例えば人ＰＤ（人ｖｉｌ
ａｎｃｈ＠Ｐｈａｔ。
して電気変換する光電素子３、例えば人ＰＤ（人ｖｉｌ
ａｎｃｈ＠Ｐｈａｔ。
ＤＩＱｄｅ ）が装着されている。光電索子３に接続さ
れた４は光電索子３で検出された加速度管、速度あるい
は変位量に換算するマイクロブ冒セッナである。６は光
ファイバｌのコイル部の一方の端面（図では光源部２側
）Ｋ平面が接するように移動体の部材５に固着され丸板
状の支持板である。
れた４は光電索子３で検出された加速度管、速度あるい
は変位量に換算するマイクロブ冒セッナである。６は光
ファイバｌのコイル部の一方の端面（図では光源部２側
）Ｋ平面が接するように移動体の部材５に固着され丸板
状の支持板である。
このように光ファイバｌのコイル部は一方の端面が支持
板６に接しているので、移動体が矢印人１、で示すコイ
ルの軸心方向に加速されると、コイル部は慣性により支
持板６方向（矢印ム１方向とは逆の矢印Ｂ１方向）に相
対的に移動する。そして支持板６によって端面が支えら
れているので、コイルのピッチが小さくなり、コイルの
曲率が小さくなる。し九がって光７アイパｌのコイル部
の伝送損失は増加する。
板６に接しているので、移動体が矢印人１、で示すコイ
ルの軸心方向に加速されると、コイル部は慣性により支
持板６方向（矢印ム１方向とは逆の矢印Ｂ１方向）に相
対的に移動する。そして支持板６によって端面が支えら
れているので、コイルのピッチが小さくなり、コイルの
曲率が小さくなる。し九がって光７アイパｌのコイル部
の伝送損失は増加する。
この伝送損失と加速度；の押開関係は例えば第１図（ロ
）のようである。（ロ）は縦−に伝送損失、横軸に加速
度をとってあり、伝送損失祉加速度の増加とともに増加
する右上シの線Ｐである。したがって事前に加速度と伝
送損失との仁の関係を！イタ驕度を測定することが出来
る。
）のようである。（ロ）は縦−に伝送損失、横軸に加速
度をとってあり、伝送損失祉加速度の増加とともに増加
する右上シの線Ｐである。したがって事前に加速度と伝
送損失との仁の関係を！イタ驕度を測定することが出来
る。
なお、（イ）において矢印入ｌと反対方向に移動体が移
動した場合は支持板６は支持の役目をなさないので、加
速度を測定することが出来ない。したがって、他の光７
アイパＫ、コイル部の反対側圧支持板を装着するか、あ
るいは第１図の（イ）と同じ光ファイバの支持板６と反
対側に支持板を装置し、受光側の端末部に光電素子３と
並列して他の光電素子を装着するのである。ｔたこのよ
うな加速度センナは移動体く対してＸ軸方向、Ｙ軸方向
、Ｚ軸方向のそれぞれに装着しそれぞれの方向の加速度
センナの出力を合成して、移動体の移動量、移動方向な
どを検出するのである。
動した場合は支持板６は支持の役目をなさないので、加
速度を測定することが出来ない。したがって、他の光７
アイパＫ、コイル部の反対側圧支持板を装着するか、あ
るいは第１図の（イ）と同じ光ファイバの支持板６と反
対側に支持板を装置し、受光側の端末部に光電素子３と
並列して他の光電素子を装着するのである。ｔたこのよ
うな加速度センナは移動体く対してＸ軸方向、Ｙ軸方向
、Ｚ軸方向のそれぞれに装着しそれぞれの方向の加速度
センナの出力を合成して、移動体の移動量、移動方向な
どを検出するのである。
しかし乍ら、光ファイバの曲げ損失による伝送損失を検
出するもので、伝送損失には例えば移動体の振動、温度
変化などＫよる他の雑損失があるっよってこれらの雑損
失が（ロ）のｙ、Ｐ“のどト＜ｓｒｓげ損失の線Ｐ上に
ノイズ部分として附加されるおそれがあゐっノイズ成分
が附加されるとこの加速度センサーの精度は低下する。
出するもので、伝送損失には例えば移動体の振動、温度
変化などＫよる他の雑損失があるっよってこれらの雑損
失が（ロ）のｙ、Ｐ“のどト＜ｓｒｓげ損失の線Ｐ上に
ノイズ部分として附加されるおそれがあゐっノイズ成分
が附加されるとこの加速度センサーの精度は低下する。
（ｄｌ 発明の目的
本発明の目的は、上記従来の問題点を除去して、高精度
の加速度センサーを提供することにある。
の加速度センサーを提供することにある。
ｔｅｌ 発明の構成
この目的を達成するために本発明は、フープ状またはコ
イル状で移動体の速度変化によ）曲率が変化するごとく
搭載され、小径の第１のコアのクラッドの外周に大径の
第２のコアが同心円状に形成され該２つのコアの屈折率
が同じかまたは異なる光ファイバと、該光ファイバの一
方の端末部に装着され第１のコアおよび第２のコアに入
力を投入する光源部と、該光ファイバの他の端本部に装
着され第１のコアの出力を検出する第１の光電素子、第
２のコアの出力を検出する第２の光電素子および＃２つ
の光電素子に接続された差動増幅器よりなる検出部とを
具備せしめたもので、第１のコアと第２のコアの出力の
差の変動を検出することにより、ノイズ成分はＩｌＩ！
ｌのコアとＩＩ２のコアシに同程度に附加され、それぞ
れのコアの出力には影響するが、差には殆んど影響せず
、高精度にすることが出来るものである。
イル状で移動体の速度変化によ）曲率が変化するごとく
搭載され、小径の第１のコアのクラッドの外周に大径の
第２のコアが同心円状に形成され該２つのコアの屈折率
が同じかまたは異なる光ファイバと、該光ファイバの一
方の端末部に装着され第１のコアおよび第２のコアに入
力を投入する光源部と、該光ファイバの他の端本部に装
着され第１のコアの出力を検出する第１の光電素子、第
２のコアの出力を検出する第２の光電素子および＃２つ
の光電素子に接続された差動増幅器よりなる検出部とを
具備せしめたもので、第１のコアと第２のコアの出力の
差の変動を検出することにより、ノイズ成分はＩｌＩ！
ｌのコアとＩＩ２のコアシに同程度に附加され、それぞ
れのコアの出力には影響するが、差には殆んど影響せず
、高精度にすることが出来るものである。
ｆｆｌ 発明の実施例
以下図示集権例を参照して本発明について詳細に説明す
る。
る。
第２図は本発明の一実施例で、（イ）は光ファイバの断
面図、（ロ）は構成図、（ハ）は出力と加速度、との相
関図、第３図は他の一実施例の構成図でああ。なお全図
を通じ同一符号は同一対象物管示す。
面図、（ロ）は構成図、（ハ）は出力と加速度、との相
関図、第３図は他の一実施例の構成図でああ。なお全図
を通じ同一符号は同一対象物管示す。
嫡２図の（イ）において、８は光ファイバの中：Ｃ？部
に形成された小径の第１のコアである。９は第１のコア
８の外周のクラッドｌＯの外周に第１のコア８と同心円
状に形成された大径の第２のコアである。第２のコア９
の外周にはクラッド１１が形成されている。クラッドｌ
Ｏおよびクラッド１１の屈折率は第１のコア８および第
２のコア９のそれぞれの屈折率よシ小さいことは轟然で
ある。第１のコア８と第２のコア９の屈折率は同じでも
、またいずれか一方が大でありでもかまわないが、今説
明の都合上第２のコア９の屈折率が＃Ｉｌのコア８の屈
折率より大とする。
に形成された小径の第１のコアである。９は第１のコア
８の外周のクラッドｌＯの外周に第１のコア８と同心円
状に形成された大径の第２のコアである。第２のコア９
の外周にはクラッド１１が形成されている。クラッドｌ
Ｏおよびクラッド１１の屈折率は第１のコア８および第
２のコア９のそれぞれの屈折率よシ小さいことは轟然で
ある。第１のコア８と第２のコア９の屈折率は同じでも
、またいずれか一方が大でありでもかまわないが、今説
明の都合上第２のコア９の屈折率が＃Ｉｌのコア８の屈
折率より大とする。
第２図の（ロ）において、７は断面が（イ）Ｋ示しえよ
すな光ファイバで、フープ状に形成され、それぞれの両
端末部は移動体の部材５に固着されている。
すな光ファイバで、フープ状に形成され、それぞれの両
端末部は移動体の部材５に固着されている。
フープ部は間隔が光ファイバ７の外径寸法よりわずかに
大きい、例えば２板の平行板（図示してない）の関に載
置され、この平行板の間隙内で摩擦抵抗が殆んどなく、
フープ形状が変形しうるように装着されている。移動体
のＸ軸方向の加速度（欠周の一部がＹ軸方向に固着され
九支持板１７に接するように装着されている。
大きい、例えば２板の平行板（図示してない）の関に載
置され、この平行板の間隙内で摩擦抵抗が殆んどなく、
フープ形状が変形しうるように装着されている。移動体
のＸ軸方向の加速度（欠周の一部がＹ軸方向に固着され
九支持板１７に接するように装着されている。
光ファイバ７の一方の端末部には例えば半導体レーザの
発光素子を設けた光源部１２が装着されており光ファイ
バ７の第１のコア８、第２のコア９に入力を投入してい
る！光ファイバ７の他方の趨末には、第１のコア８の出
力を検出する光電素子（例えば入ＰＤ）１３と第２のコ
ア９の出力を検出する光電素子１４が装着され、それら
の充電素子の出力は差動増帽１５によって、出力の差か
検出されるようＫなっている。１６は差動増幅器１５に
接続された所望のマイクロプロセッサ−である。
発光素子を設けた光源部１２が装着されており光ファイ
バ７の第１のコア８、第２のコア９に入力を投入してい
る！光ファイバ７の他方の趨末には、第１のコア８の出
力を検出する光電素子（例えば入ＰＤ）１３と第２のコ
ア９の出力を検出する光電素子１４が装着され、それら
の充電素子の出力は差動増帽１５によって、出力の差か
検出されるようＫなっている。１６は差動増幅器１５に
接続された所望のマイクロプロセッサ−である。
上述のように構成されているので、いま矢印〜の方向に
移動体が加速されると、光ファイバ７のフープ部は慣性
により歪みを生じて支持板１７に直交する方向のフープ
径が小となり鎖線で示すようになる。勿論この歪みは加
速度と相関関係があり、加速度がなくなると光ファイバ
７のばね性により元の状態に復侍する。
移動体が加速されると、光ファイバ７のフープ部は慣性
により歪みを生じて支持板１７に直交する方向のフープ
径が小となり鎖線で示すようになる。勿論この歪みは加
速度と相関関係があり、加速度がなくなると光ファイバ
７のばね性により元の状態に復侍する。
フープ部に歪が生じ変形すると第１のコア８、第２のコ
ア９のそれぞれに曲げ損失が生じるとともに、これらの
コアの曲率の差が生じて、第１のコア８と第２のコア９
との間に伝搬パワーの授受が行なわれ、４１１Ｋこの伝
搬パワーの授受は、コアの屈折率が異なる場合に顕著で
ある。
ア９のそれぞれに曲げ損失が生じるとともに、これらの
コアの曲率の差が生じて、第１のコア８と第２のコア９
との間に伝搬パワーの授受が行なわれ、４１１Ｋこの伝
搬パワーの授受は、コアの屈折率が異なる場合に顕著で
ある。
この特性を第２図の（ホ）を参照して説明する。
第２図の（ホ）は縦軸に光ファイバの出力を、横軸に加
速度′をとっである。屈折率の小なる第１のコア８の出
力は加速度の増加とともに曲げ損失、および第２のコア
９に伝搬パワーが移動して減少し右下りの線Ｍである。
速度′をとっである。屈折率の小なる第１のコア８の出
力は加速度の増加とともに曲げ損失、および第２のコア
９に伝搬パワーが移動して減少し右下りの線Ｍである。
屈折率の大なる第２のコア９の出力は、曲げ損失による
損失より４第１のコア８よりの受は分が多く、右上りの
点線Ｎである。
損失より４第１のコア８よりの受は分が多く、右上りの
点線Ｎである。
したがって、加速度と（第１のコア８の出力〜第２のコ
ア９の出力）との間に相関関係があることがわかる。
ア９の出力）との間に相関関係があることがわかる。
この加速度センサはＸ軸方向で、しかも支持板１７と反
対側に移動体が進む時に効果のあるもので、Ｙ軸方向の
加速度成分が附加されると、フープ部の歪がわずかに変
化して多少の誤差が含まれる。Ｘ軸方向の加速度成分の
影響はない。温度、または移動体の振動などによるノイ
ズ成分は、それぞれの第１のコア８、および第２のコア
９には附加されるが、同程度に附加されるので、差動増
幅器１４にて打消される。
対側に移動体が進む時に効果のあるもので、Ｙ軸方向の
加速度成分が附加されると、フープ部の歪がわずかに変
化して多少の誤差が含まれる。Ｘ軸方向の加速度成分の
影響はない。温度、または移動体の振動などによるノイ
ズ成分は、それぞれの第１のコア８、および第２のコア
９には附加されるが、同程度に附加されるので、差動増
幅器１４にて打消される。
第３図において、第２図（イ）のように構成された光フ
ァイバー８はコイル状に巻回されている。光？ ファイバ１８のコイル部の中厚軸部には、ガイドバー２
０が遊貫されている。コイル部の一方の端面はＹ−Ｚ軸
に平行な支持板１９に接して装着され、この支持板１９
にガイドバー２０は固着している。光ファイバー８の両
端末に、光源部１２、光電素子１３．１４、差動増幅器
１５が装着されていることは第２図の（ロ）と同様であ
る。
ァイバー８はコイル状に巻回されている。光？ ファイバ１８のコイル部の中厚軸部には、ガイドバー２
０が遊貫されている。コイル部の一方の端面はＹ−Ｚ軸
に平行な支持板１９に接して装着され、この支持板１９
にガイドバー２０は固着している。光ファイバー８の両
端末に、光源部１２、光電素子１３．１４、差動増幅器
１５が装着されていることは第２図の（ロ）と同様であ
る。
空
このように光ファイバ１８の中ｊ軸部にガイドＡ−２０
が挿入されているので、コイルのピッチが伸縮する方向
即ちＸ軸方向にのみコイに−が変形される。したがって
Ｙ軸、Ｘ軸方向の加速度成分が誤差として検出されるこ
とがない。
が挿入されているので、コイルのピッチが伸縮する方向
即ちＸ軸方向にのみコイに−が変形される。したがって
Ｙ軸、Ｘ軸方向の加速度成分が誤差として検出されるこ
とがない。
このような加速度センサーを、Ｙ軸、Ｙ軸、Ｘ軸方向に
設置して合成すれば、移動体の加速度の方向をも精度高
く検出することが出来る。
設置して合成すれば、移動体の加速度の方向をも精度高
く検出することが出来る。
なお本発明は、光ファイバの７一プ部またはコイル部の
一部に錘りを固着せしめると、光ファイバの慣性が大と
なり、感度をさらに向上せしめることが出来る。
一部に錘りを固着せしめると、光ファイバの慣性が大と
なり、感度をさらに向上せしめることが出来る。
ｆｇｌ 発明の詳細
な説明したように本発明は、大、小の径の第ｌのコア、
第２のコアを有する光ファイバのコア間に伝搬パワーの
授受を行わしめることＫよシ、加速度の検出を行うもの
で、高精度、高感度であるといった実用土ですぐれた効
果のある加速度センサである。
第２のコアを有する光ファイバのコア間に伝搬パワーの
授受を行わしめることＫよシ、加速度の検出を行うもの
で、高精度、高感度であるといった実用土ですぐれた効
果のある加速度センサである。
第１図は従来の加速度センサーの（イ）は構成図、（ロ
）は伝送損失と加速度との相関図、第２図は本発明の一
実施例で、（イ）は光ファイバの断面図、（ロ）は構成
図、（ハ）は出力と加速度との相関図、第３図は本発明
の他の１ｉ！糟例の構成図である。 図中、１，７．１８は光ファイバ、２，１２は光源部、
３，１３．１４は光電素子、４，１６はマイクロプロセ
ッサ、５は移動体の部材、６．１７゜１９は支持板、８
は第１のコア、９は第２ ’Ｏ：ｆ ７．１０ 、１１
はクラッド、１５は差動増幅器、２０はガイドバーを示
す。 １■ ′Ｐ１図 （イノ ！ ｒ口ノ ４汐σＬ度 ７７図 （イ） ｌロノ ｙ１１′７ｚ図 ′Ｐヲ図
）は伝送損失と加速度との相関図、第２図は本発明の一
実施例で、（イ）は光ファイバの断面図、（ロ）は構成
図、（ハ）は出力と加速度との相関図、第３図は本発明
の他の１ｉ！糟例の構成図である。 図中、１，７．１８は光ファイバ、２，１２は光源部、
３，１３．１４は光電素子、４，１６はマイクロプロセ
ッサ、５は移動体の部材、６．１７゜１９は支持板、８
は第１のコア、９は第２ ’Ｏ：ｆ ７．１０ 、１１
はクラッド、１５は差動増幅器、２０はガイドバーを示
す。 １■ ′Ｐ１図 （イノ ！ ｒ口ノ ４汐σＬ度 ７７図 （イ） ｌロノ ｙ１１′７ｚ図 ′Ｐヲ図
Claims (1)
- フープ状を九はコイル状で移動体の速度変化によシー率
が変化するごとく搭載され、小径の第１のコアのクラッ
ドの外周に大径の第２のコアが同心円状に形成され該２
つのコアの屈折率が同じかｔ九は異なる光ファイバと、
該光ファイバの一方の端末部に装着され第１のコアおよ
び第２のコアに入力を投入する光源部と、該光ファイバ
の他の端末部に装着され第１のコアの出力を検出する第
１の光電素子、第２のコアＯ出力を検出する第２の光電
素子および該２つの光電素子に接続された差動増幅器よ
りなる検出部とを具備してなることを特徴とする加速度
センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5925282A JPS58176557A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 加速度センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5925282A JPS58176557A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 加速度センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58176557A true JPS58176557A (ja) | 1983-10-17 |
| JPH0115031B2 JPH0115031B2 (ja) | 1989-03-15 |
Family
ID=13107996
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5925282A Granted JPS58176557A (ja) | 1982-04-09 | 1982-04-09 | 加速度センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58176557A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105004882A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-10-28 | 哈尔滨工业大学 | 基于45°光纤的差动光纤珐珀加速度传感器及加工方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50106652A (ja) * | 1974-01-29 | 1975-08-22 | ||
| JPS5658627A (en) * | 1979-09-11 | 1981-05-21 | Hydroacoustic Inc | Optical sensor |
| JPS5698622A (en) * | 1979-12-21 | 1981-08-08 | Honeywell Inc | Optical fiber sound pressure sensor |
-
1982
- 1982-04-09 JP JP5925282A patent/JPS58176557A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50106652A (ja) * | 1974-01-29 | 1975-08-22 | ||
| JPS5658627A (en) * | 1979-09-11 | 1981-05-21 | Hydroacoustic Inc | Optical sensor |
| JPS5698622A (en) * | 1979-12-21 | 1981-08-08 | Honeywell Inc | Optical fiber sound pressure sensor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105004882A (zh) * | 2015-08-19 | 2015-10-28 | 哈尔滨工业大学 | 基于45°光纤的差动光纤珐珀加速度传感器及加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0115031B2 (ja) | 1989-03-15 |
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