JPS5997241A - 遠隔計測装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は遠隔にある物体の存在またはその位置を検出
する遠隔計測装置に関するものである。

従来、この種の遠隔計測装置は、オペレータのところに
設置される制御装置と、検出場所に設置される検出装置
と、これらの制御装置と検出装置との間に布設された電
線とによ）構成され、上記の検出装置から制御装置へ周
期的に情報を送信することによシ、オペレータに通知す
るようにしていた。

上記のように構成された従来の遠隔計測装置では、検出
場所に設置する検出装置が複雑であり、また該検出装置
を動作させるための電源が必要である等の欠点があった
。

この発明は上記した従来の欠点を除去するものであシ、
電線に代えて光フアイバケーブルを使用し、遠隔の検出
装置内において光パルスが光ファイバを通過するときの
伝播遅延時間を利用して時間差のある光信号を作シ出し
、その光信号を遮光素子が遮断するか否かによって遠隔
位置情報を得るようになし、これによシ検出湯所におけ
る検出装置として電源を必要としない、光受動素子のみ
で構成された信頼性の高い遠隔計測装置を提供すること
を目的とするものである。

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図は遠隔計測装置の全体の構成を示すものであり、符号
１は監視部、２は検出部、３は監視部１から検出部２へ
信号を送るための、光ファイバをケーブル化した光フア
イバケーブル、４は検出部２から監視部１へ信号を送る
ための光フアイバケーブル、ｌＯは送信部、２ｏは光分
岐合成部、３０はセンサ部、４０は受信部である。上記
送信部１０は第２図のように構成され、パルス発生器１
１、電気信号を光信号に変換する電気／光変換器工２及
び光コネクタ１３等を有する。このパルス発生器１１は
一定時間間隔でパルス幅Ｔｗのパルス信号を発生し、電
気／光変換器１２に供給する。電気／光変換器１２は上
記パルス信号を光信号に変え、光コネクタ１３を経由し
て光フアイバケーブル３に送出する。

上記光分岐合成部２０は第３図のように構成されている
。図中、２１　ａ　、　２　ｌ　ｂ　、　２１　ｃ　、
　２１ｄは１人力・２出力の光分岐器である。２２ａは
光分岐器２１ａと２１ｂ間を結ぶ光ファイバであり、伝
播遅延時間Ｔｐ　が前記パルス幅Ｔｗより大きくなるよ
うに設定されている。２２ｂ、２２ｃはそれぞれ光分岐
器２１ｂと２１ｃ間、光分岐器２１ｃ２１ｄの間を結ぶ
光ファイバ、２２ｄは光分岐器２１ｄの出力側に接続さ
れた光ファイバであり、これらの光ファイバ２２ｂ、２
２ｃ、２２ｄは２２ａと等しい長さを有し、等しい伝播
遅延時間を有する。２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ！
”を光ファイバで、！りシ、それぞれ光分岐器２１　ａ
　、　２１ｂ。

２１ｃ、２１ｄに接続されている。２４　ｂ　、　２４
ｃ。

２４ｄ、２４６は光ファイバであり、それぞれ等しい長
さを有する上記光ファイバ２３ｂ、２３ｃ＋２３ｄ及び
光ファイバ２２ｄと光コネクタ１３を介して接続され、
光パルス信号をセンサ部３０へ導＜ｏ　２６ｂ１２６ｅ
ｔ２６ｄ、２６ｅは光ファイバであり、互いに等しい長
さを有し、センサ部３０からの光パルス信号を光分岐合
成部２０へ導びく。２５は光合成器であシ、光ファイバ
２３ａ。

２６ｂ、　２６ｃν　２６す、２６ｅからの光パルス信
号を合成して光フアイバケーブル４に出力する。

上記センサ部３０は第５図のような構成を有し、光ファ
イバ２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅと２６ｂ、２６ｃ
、２６ｄ、２６ｅはそれぞれ光軸が一致するように設け
られ、かつ平板状の遮光物体を無接触で挿入し得る間隙
が設けられている。

３１は遮光物体であ）、紙面に垂直な方向に幅を有し、
左右に移動することができるが、この移動のための機構
は省略されている。この遮光物体３１が最も左に移動し
たときには、総ての光信号を遮断するため、光ファイバ
２６ｂ、２６ｃ。

２６ｄ、２６ｅに入射する光信号は無くなる。最も右に
移動したときには、光ファイバ２４ｂ。

２４ｅ、２４ｄ、２４ｅからの光パルス信号はそれぞれ
間隙を介して光ファイバ２６ｂ、２６ｃ。

２６ｄ、２６ｅに伝播される。図示の場合忙は光ファイ
バ２４ｂ　、２６ｂ間、及び２４ｅ　、２６０間が遮光
される。

次に上記送信部１０、光分岐合成部２ｏ及びセンサ部３
０の動作を第６図のタイムチャートにょシ説明する。図
中、’ｒ１．’ｒ、　−’ｒ３ｊ’ｒ、　ｔ　、’ｒ！
＋　　はタイすングを表わし、各タイミングの時間差は
前記Ｔｐである。送信部１０が出力する信号は光フアイ
バケーブル３上の信号として表わされている。

上記光ファイバ２３ａへは上記光フアイバケーブル３の
信号が同じタイミングで出力される（ここでは説明を簡
潔にするために、光フアイバケーブル３による時間遅延
をｔＱｊとする。）上記光ファイバ２３ａは光合成器２
５へ接続されているが、これによシ受侶部４０において
光フアイバ２３ａ上の信号を基準信号として利用できる
ようになし、以って受信部４０における信号の処理を容
易にするためである。光ファイバ２４ｂへ伝達される信
号は、光ファイバ２２ａを通過する時間Ｔｐだけ遅れた
タイミングＴ２で出力される。光ファイバ２４ｃへは光
ファイバ２２ａ及び２２ｂを通過する時間、即ちＴ１よ
り　Ｔｍだけ遅れたタイミングＴ３で出力される。同様
にして光ファイバ２４ｄ゛には３Ｔｐだけ遅ｎたタイミ
ングＴ４で、光ファイバ２４８には４Ｔｐだけ遅れたタ
イミングＴ５で出力される。

前記したように、Ｔｐ）Ｔｗになるように光ファイバ２
２ａ　、２２ｂ　、２２ｃ　、２２ｄの長さを決めれば
、図示のように各光ファイバ２４ｂ、２４ｃ２４ｄ、２
４ｅ上の波形は時間的に重なり合うことはない。センナ
部３０では、光ファイバ２４ｂ及び２４ｃが遮光物体３
１によって遮光されているから、光ファイバ２６ｂ及び
２６ｅにはそれぞれタイミング’ｒ、　ｔ　’ｒ、での
信号が現われない。一方、遮光されていない光ファイバ
２４ｄ、２４ｅの（８号は光ファイバ２６　ｄ　ｐ　２
６　ｅにタイミングＴ４゜Ｔ５　　で伝達される。光フ
アイバケーブル４上の信号は光７フイバ２６　ｂ　、２
６　ｃ　ｔ　２６　ｄ　ｔ　２６　ｅの信号を加え合せ
た信号であるから、タイミング’ｒ１ｔ　’ｒ、　ｔ　
Ｔ５にパルス信号が現われる。

前記した受信部４０の構成は第７図のようであ勺、光フ
アイバケーブル４によって得られたパルス信号列から遮
光された光ファイバを特定し、表示する機能を有する。

図中の符号４−２は光フアイバケーブル４から到着する
光信号を電気信号罠変換する光／電気変換器、４３は入
力信号の立上シから一定時間Ｔｍのパルスを出力する単
安定マルチバイブレータである。４４は該単安定マルチ
パイプレータ４３から出力される信号の後縁（立下り）
を微分する立下り微分器であシ、この出力はカウンタ４
６．４８のカウント開始信号となる。

４５はクロック発生器であシ、％Ｘ３２の周波数の信号
を出力する。上記カウンタ４６は立下シ微分器４４から
のカウント開始信号如同期してクロック発生器４５から
のクロックを３２分周するものであり、キャリー出力に
よシカウンタ４８．シフトレジスタ４９を駆動する。４
７はスイッチであシ、前記時間Ｔ’、ｉ　（１＝１　ｓ
　２　＊　３・・・）の間にセンサ部３０を通過するパ
ルス信号の数％４’（遮光され彦い場合のパルス数、即
ち光ファイバ２６ｂ。

２６ｃ、２６ｄ、２６ｅの４本）を設定するものである
。上記カウンタ４８は、立下シ微分器４４の出力を開始
信号にしてスイッチ４７の内容をロードし、カウンタ４
６のキャリー信号をクロックにしてカランカウントを行
なうものである。シフトレジスタ４９け光７アイパケー
ブル４からシリアル信号として到着するセンサ情報をパ
ラレル信号に変換するためのものである。５０はシフト
レジスタ４９のパラレル信号を表示する表示器、５１Ｆ
ｉインバータ、６１〜６９はこれらの間を結ぶ信号線で
ある。

次に上記受信部４０の動作を第８図のタイムチャートを
も参照しながら説明する。光フアイバケーブル４から受
信される信号は、説明を簡潔にするために光フアイバケ
ーブル４による伝播時間遅延を無視すると、光合成器２
５が出力する信号に等しい。このように以下の説明では
上記光フアイバケーブル４の伝播遅延時間は無視する。

光フアイバケーブル４上の信号は光／電気変換器４２に
より電気信号に変換され、信号線６１に出力される。カ
ウンタ４８の′″Ｏｌ検知出力は通常″ＩＩであるから
、上記信号線６１の最初の変化である基準信号の立上り
によって単安定マルチバイゾレ信号が信号ｆｆＩＪ、６
２に出力される。立下り微分器４４は単安定マルチバイ
ブレータ４３の出力信号線６２の立下りを微分する。こ
の微分信号は基準信号の時間的中央に位置し、立下シ微
分器４４の出力によシカウンタ４６はリセットされ、ま
たカウンタ４８はスイッチ４７の出力６８をロードする
。このスイッチ４７の出力は前記した如＜１４１であシ
、カウンタ４８には％４１がロードされ、このときカウ
ンタ４８の％ＱＦ検知出力の信号線６４はｔＱＩになる
。該信号線６４け単安定マルチバイブレータ４３のイネ
ーブル入力に接続されて該単安定マルチバイブレータ４
３は以後、信号線６４が％ＩＩになるまで動作しない。

信号線６４はインバータ５１に接続され、さらに信号線
６７によってカウンタ４６のイネーブル入力に接続され
ている。従って、カウンタ４８の％Ｑｌ検知出力信号線
６４が１ｏＩになると、信号線６７は１１１となシ、カ
ウンタ４６はカウント動作を開始する。このカウンタ４
６は３２進のアップカウンタであル、クロック発生器４
５の出力を３２分周し、キャリー信号を信号線６６に出
力するこトにヨＦ）カウンタ４８を計数させ、シフトレ
ジスの周波数を有するクロック発生器４５の信号を周期
Ｔｐの信号である。ところで、カウンタ４６となるので
、カウントは上記タイミングから開始るパルス信号（こ
の場合レベル％ＯＩ）の時間的中央に位置するものであ
る。従って、シフトレジスタ４９は該信号を信号線６１
を経由して取込み、一方カウンタ４８はカウントダウン
を行うので、カウンタ４８の内容は％３Ｉになる。

上記動作を繰シ返する、タイミングＴｓで現われるパル
ス信号（この場合レベル％ＩＩ）をシフトレジスタ４９
ば取シ込んだときにカウンタ４８の内容がｔＱＩになる
。従って、カウンタ４８の１Ｏｆ検知出力がＩＩとなシ
、カウンタ４６のイネーブル入力は％Ｏｌになるので、
カウンタ４６はカウントを停止し、以後キャリー信号を
出さない。キャリー信号が出なくなると、シフトレジス
タ４９Ｆｉシフト動作を停止する。該シフトレジスタの
出力信号６９は表示器５０に接続されているので、オペ
レータは表示器５０を通して各受信パルスとセンサ部３
０における光ファイバの位置関係から、遮光された光フ
ァイバを特定することができ、従って遮光物体（遮光素
子）３１の位置を知ることができる。

尚、上記実施例では、光分岐合成物２０として第３図に
示すように１人力＋１２出力の多数の光分岐器２１ａｔ
２１ｂｓ２１ｃ＊２１ｄと等しい長さの光ファイバ２２
ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを用いた場合について説明
したが、これに限らず第４図に示す光分岐合成部２０で
も同等の効果がｉられる。第４図において、２７は光分
岐器、２８ｂ　、２８　ｃ　、２８ｄ　、２８ｅは光フ
ァイバである。また、第３図と同一符号のものは同効の
ものを示している。上記光ファイバ２８ｂ、２８ｃ。

２８ｄ、２８ｅはそれぞれ長さが異なり、これによシ時
間差のあるパルス信号を得るように構成されている。即
ち、光ファイバ２８ｂは光ファイバ２３ａの伝播遅延時
間よシＴｐだけ長くなるようにその長さが定められ、同
様にして光ファイバ２８ｃ、２８ｄ、２８ｅは光ファイ
バ２８ｂ（７）伝播遅延時間よシそれぞれ２Ｔｐ　、　
ａ’ｒｐ　、　４’ｒｐだけ長くなるように定められて
いる。上記のように光ファイバ２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ
、２８ｅの長さを設定することによシ、センサ部３０へ
信号を導ひく光ファイバ２４には、第３図に示した場合
と同様の信号が得られる。

また、上記実施例では、遮光素子によって空間的に離れ
た光ファイバの光の通路が遮断される場合について説明
したが、センサ部３０はこれに限らず、例えば液体が空
間を満すことによる屈折率の変化によって遮断されるよ
うにしてもよい。さらに１遮光素子にダレイコードに従
った孔を穿ち、光ファイバを並行に配置してコードを検
出するようにしてもよく、この場合には測定精度を高め
ることができる。

この発明は上記したように、遠隔地に設置される検出部
が光学受動部品のみで構成されているので、電源が不要
であシ、かつ電磁雑音に強く、信頼性の高い遠隔計測装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は第１図のブロックのうち、送信部の構成を示すブロッ
ク図、第３図は第１図のブロックのうち光分岐合成部の
構成を示すブロック図、第４図は光分岐合成部の他の実
施例を示すブロック図、第５図は第１図のゾロツクのう
ちセンサ部の構成を示すブロック図、第６図は第１図の
ブロックのうち送信部、光分岐合成部及びセンサ部の動
作を示すタイムチャート、第７図は第１図のブロックの
うち、受信部の構成を示すブロック図、第８図は第７図
の受信部の動作を示すタイムチャートである。 ２：検出部、３ｔ４：光フアイバケーブル、１０：送信
部、１１：パルス発生器、１２：電気／光変換器、２１
　ａ　１２１　ｂ　）　２１　ｃ　ｙ　２１　ｄ　：光
分岐器、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ。 ２３ａ、’２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２４ｂ、２４ｃ。 ２４ｄ５′２．４ｅ：光ファイバ、２５：光合成器、２
６ｂ、２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ：光ファイバ、２７：光
分岐器、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ。 ２８ｅ：光ファイバ、３０：センサ部、３１：遮光物体
、４０：受信部、４２：光／電気変換器、４３：単安定
マルチパイプレータ、４４：立下り微分器、４５：クロ
ック発生器、４６．４８：カウンタ、４９：シフトレジ
スタ、５０：表示器。 代理人　　　葛　野　信　− 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 遠隔から物体の位置を検出する遠隔計測装置において。 パルス発生器及び電気／光変換器を有する送信部と、光
   ／電気変換器及び信号ノマルスを解析する回路を有する
   受信部と、複数の光ファイ／々、光分岐器、光合成器及
   びセンサ部を有する検出部と、上記送信部と検出部との
   間、及び該検出部と上記受信部との間を結合する光フア
   イバケーブルとからな）、上記送信部は光パルス信号を
   出力し、上記検出部は上記光分岐器によって分岐された
   光パルス信号を上記複数の光ファイバに導ひいて該光フ
   ァイバの伝播遅延時間によシ遅延し、以ってこれらの光
   ファイバの他端面には時間差のある光パルスが現われる
   ようになし、上記の遅延された光パルス信号の得られる
   光ファイバの他端面は上記センサ部へ接続され、該セン
   サ部では上記光ファイバの端面と間隙をもって複数の他
   の光ファイバが対向して設けられ、該他の光ファイバと
   上記光分岐器からの実質的に遅延されていない光パルス
   信号を導び〈光ファイバとは上記光合成器によシ集合さ
   れて上記の受信器へ接続され、また上記間隙には光を遮
   光する遮光素子が配され、上記受信部における信号パル
   スを解析する回路では最初に受信されたパルス信号を基
   準として受信タイミングを生成し、受信パルス信号を該
   受信タイミングによシサンプリングし、このサンプリン
   グした信号のレベルによシ上記センナ部において遮光さ
   れた光ファイバを特定し、遮光素子の存在する位置を検
   出するようにしたことを特徴とする遠隔計測装置。