JPS60149903A - 干渉計光フアイバセンサの平衡方法および装置 - Google Patents

干渉計光フアイバセンサの平衡方法および装置

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JPS60149903A
JPS60149903A JP59207224A JP20722484A JPS60149903A JP S60149903 A JPS60149903 A JP S60149903A JP 59207224 A JP59207224 A JP 59207224A JP 20722484 A JP20722484 A JP 20722484A JP S60149903 A JPS60149903 A JP S60149903A
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interferometer
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JP59207224A
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リチード・エドワード・エプワース
デビツド・フイリツプ・マーチン・チヨウン
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International Standard Electric Corp
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International Standard Electric Corp
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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    • G01D5/35303—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

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】 ［発明の技術分野］ この発明は、干渉計光フアイバセンサを自動的に平衡さ
せる方法および装置に関するものである。
［発明の技術的背景コ センサの範囲は広がっており、光干渉現象を単一モード
光ファイバの長さの微小な変化の検出に使用するように
なっている。第５図はその基本的な形態を示している。
光源１からのコヒーレントな光は２個の単一モード通路
２，３間に分割され、それらの通路は干渉計の２個のア
ームを形成している。光ビームは通路２において測定さ
れるべきパラメータの影響下に差動的な遅延を受け、再
び組合わされたときに干渉が生じる。光検出器４におけ
る光強度は第２図に示すようにアーム間の通路差が光源
の波長の半分の長さの変化をするとき、フルコンストラ
クチブからフルデストラクチブまで正弦的に変化する。
このようにして測定すべき量の変化は光検出器における
対応する強度の変化として検出される。
測定すべき量に対する実際のセンサの感度は測定システ
ム内の雑音源によって制限され、通常その主要なものは
光源の雑音である。干渉計通路差ゼロにおいては光源の
強度変動だけが検出され、これらは通常比較的低レベル
である。しかしながら、“平衡していない干渉計は周波
数ディスクリミネータとして作用し、その光源位相雑音
に対する感度は通路差と共に増加する。小形で堅牢な半
導体レーザダイオードは実際のセンサの光源として選択
されることは明らかである。しかしながら、これらの装
置は、光波長における変動のために、および振動の縦方
向モードの間の分配雑音の結果として干渉計システムに
おける雑音を上昇させる。
さらに、レーザ光源は限られたスペ々トル幅をもってい
るため、コヒーレントの程度は通路差の変動によって変
化する。上述の全ての現象の結果として、半導体レーザ
光源を使用した２路干渉計センサの光検出器において測
定された雑音は、例えば第３図に示すように通常通路差
に強い影響を受ける。上述のように雑音は通路差ゼロで
最低であり、通路差と共に広い範囲で変化することが認
められる。
センサの最良の特性を得るために小さい通路差、典型的
には数ミクロン以下に動作を制限することが重要である
。２本の長い光フアイバ通路の長さをこのように高度の
正確さで合せることは明らかに実際的ではなく、それ故
山動的に通路長を等化する何等かの手段がめられている
。一方の光フアイバアームの長さは第５図に示すように
光フアイバ伸長装置５、例えばピエゾ電気材料の円筒に
コイル状に巻きつけたものを使用することによって整合
させることができる。そこでこの光フアイバ伸長装置に
対する制御信号を発生させる問題が残る。ここで主要な
問題は所要の位相シフト装置の符号の決定をすること（
すなわち、どちらのアームのほうが長いかを決定するこ
と）である。光源のコヒーレント関数および検出器にお
ける雑音は通路差の複素関数であるから、通路差の符号
を不明瞭でないようにすることは容易ではない。
［発明の概要］ この発明によれば、干渉計の光源を変調し、通路差の符
号を決定するために干渉縞の両側における光源変調周波
数の出力信号レベルを比較し、通路長差の符号に応じて
誤差制御信号を発生し、この誤差制御信号を補償手段に
供給して干渉計における通路長差を消去するようにした
通路長着補償手段を有する干渉計光フアイバセンサを平
衡させる方法が提供される。
この発明は、レーザ駆動電流の低レベル正弦波変調から
生じるレーザ放射における双子（ｔｗｉｎ）効果を利用
する。レーザ駆動電流の階段的（ｉｎｃｒｅｏ＋ｅｎｔ
ａｌ　）増加は光強度の少量の上昇を生じ、同時に放射
の波長の増加を生じる。任意の通路長差において光源変
調周波数で光検出器に入射する信号の強度は干渉縞の両
側において測定される。
もちろん光源の強度変調の効果は縞の両側で同じである
が、第４ａ図ないし第’４ｃ図に示されるように、縞の
通路差ゼロから遠い方の側においては復調された光源波
長変調は強度変調と同相であり、それを増大させる。縞
の通路差ゼロに近い側では、復調された光源波長変調は
強度変調と逆相であり、それを部分的に打消す。なお、
第４ａ図は通路差に対する強度変化における波長の増加
の影響を表わし、第４ｂ図は強度の増加の影響を表わし
、第４Ｃ図は波長および強度の両者の増加による組合わ
された影響を表わしている。
したがって、いずれかの干渉縞の両側において光源変調
周波数における信号レベルを比較することによって通路
差の符号の明瞭な指示が得られ、通路長の自動的等化を
行なうことができる。一度等化されれば、縞のそれぞれ
の側のコヒーレント関数の傾斜を利用して通路長さ差の
ドリフトに対して位相ロックするのは普通の技術である
。
この位相ゼロにするために選択される装置はもちろん要
求およびセンサ形式の動作モードによって強く影響され
る。
第１図は、この発明の１実施例の、センサと基準光ファ
イバ通路との間の通路長差を自動的にゼロにすることの
でる干渉計センサシステムの一般化した概略図を示して
いる。
この装置の基本的な形態は前述の第５図のものと同じで
ある。駆動電流変調器６はレーザ光源１に対して周波数
ｆ１において低レベルの変調を与え、光源強度および干
渉計に対する光入力の波長変調を与える。ピエゾ電気光
ファイバ伸長装置５は駆動回路を介して２つの信号を供
給され、その１つは発生器８によって低い周波数ｆ２で
発生され、それは光周波数における波長の半分の通路差
の範囲にわたって基準アーム通路長にジッター（ｄｉｔ
ｈｅｒ）を生じさせる。縞のいずれかの側のピーク点の
半分の点において干渉計出力のｆｌにおける強度の変動
が変調検出器および通路長補償制御装置９によって測定
される。２個の強度値は比較されて干渉計アーム間の通
路４長差の符号を特定し、誤差信号が出力される。この
誤差信号ピエゾ電器駆動回路７にフィードバックされ、
ｆ２のジッター信号に重畳されて通路長の平衡作用を行
なう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の概略図を示し、第２図、第
３図および第４ａ図ないし第４Ｃ図は本発明の詳細な説
明するための特性図であり、第５図は従来の装置の１例
を示す。１・・・光源、２．３・・・光ファイバ、４・
・・光検出器、５・・・光フアイバ伸長装置、６・・・
駆動電流変調器、７・・・ピエゾ電気駆動装置、８・・
・位相振動発生器、９・・・変調検出器および通路長補
償制御装置。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 図面の浄書（内容に変更なＬ） Ｆｉｇ、　／。 手続補正書（方式） 、、１３ｓ％０．２，２５８ 特許庁長官　志　賀　字数 １、事件の表示 干渉計光ファイバセンサの平衡方法および装置３、補正
をする者 事件との関係　特許出願人 名称　インターナショナル・スタンダード・エレクトリ
ック・コーポレイション ４、代理人 ｆ］；所　東京都港区虎ノ門１丁目茄番５号　第１７森
ビル昭和６０年１月２９日 １曲の＃書（内容に変良なし）

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）干渉計の光源を変調し、通路差の符号を決定する
    ために干渉縞の両側における光源変調周波数の出力信号
    レベルを比較し、通路長差の符号に応じて誤差制御信号
    を発生し、この誤差制御信号を補償手段に供給して干渉
    計における通路長差を消去することを特徴とする通路反
    差補償手段を有する干渉計光フアイバセンサを平衡させ
    る方法。
  2. （２）光源変調周波数より低い周波数の信号で通路反差
    補償手段を変調し、補償手段の変調の振幅は、通路長差
    が光周波数における１波長よりも少ない母だけ変化され
    るごときものである特許請求の範囲第１項記載の方法。
  3. （３）ピエゾ電気通路長補償手段を具備し、第１の周波
    数ｆ１で干渉計光源を変調する手段と、それより低い第
    ２の周波数ｆ２で補償手段を変調する手段と、干渉計ア
    ームの間の通路長差の符号を決定するために干渉縞の両
    側における干渉計出力信号レベルを比較する手段と、通
    路長差の符号に応じた誤差信号を前記比較手段から出力
    させる手段とを備え、その誤差信号は補償手段の変調に
    重畳されて干渉計通路長差の平衡を行なうことを特徴と
    する干渉計光フアイバセンサ。
JP59207224A 1983-10-05 1984-10-04 干渉計光フアイバセンサの平衡方法および装置 Pending JPS60149903A (ja)

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GB08326608A GB2147695B (en) 1983-10-05 1983-10-05 Balancing interferometer sensor
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DE3435650A1 (de) 1985-04-18
GB2147695A (en) 1985-05-15
GB2147695B (en) 1987-03-18
GB8326608D0 (en) 1983-11-09
AU3343884A (en) 1985-04-18

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