JPS60154128A - 力測定方法及び装置 - Google Patents
力測定方法及び装置Info
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- JPS60154128A JPS60154128A JP59169169A JP16916984A JPS60154128A JP S60154128 A JPS60154128 A JP S60154128A JP 59169169 A JP59169169 A JP 59169169A JP 16916984 A JP16916984 A JP 16916984A JP S60154128 A JPS60154128 A JP S60154128A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet
- G01L1/242—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre
- G01L1/243—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet the material being an optical fibre using means for applying force perpendicular to the fibre axis
Landscapes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は単一モードの光導伝体中に応力により〔従来の
技術〕 力もしくは応力を単一モードの光導伝体中に誘起される
複屈折により測定することは原則とじて公知である。同
様に複屈折による偏光の変化に対する高感度な電気光学
的検出法も公知である（アールウルリツヒ著”機械的、
熱的、及び電気的な量の光導伝ファイバー！こよる測定
”、ＬＡＢｏ 。
技術〕 力もしくは応力を単一モードの光導伝体中に誘起される
複屈折により測定することは原則とじて公知である。同
様に複屈折による偏光の変化に対する高感度な電気光学
的検出法も公知である（アールウルリツヒ著”機械的、
熱的、及び電気的な量の光導伝ファイバー！こよる測定
”、ＬＡＢｏ 。
１９８０年１０月−１０８：３−１０９３頁、ジエイ・
アイ・サカイ、ティー木村著”弾性変形した単一モード
の光ファイバーの複屈折及び偏光特性”−ＩＥＥ１ｉ９
子エレクトロニクス誌、巻ＱＥ−１７゜第６号、１９８
１年６月６日−１０１４’−１０５１頁）。しかしなか
ら、繊維光学式圧力センサーの応力の大部分は音響測定
に関しており、絶対的、静的な力の測定に関するもので
はない（テイージー−ジアロレンチー他著６光ファイバ
ーのセンザー技術”、ＩＥＥＥｉ子エレクトロニクス誌
。
アイ・サカイ、ティー木村著”弾性変形した単一モード
の光ファイバーの複屈折及び偏光特性”−ＩＥＥ１ｉ９
子エレクトロニクス誌、巻ＱＥ−１７゜第６号、１９８
１年６月６日−１０１４’−１０５１頁）。しかしなか
ら、繊維光学式圧力センサーの応力の大部分は音響測定
に関しており、絶対的、静的な力の測定に関するもので
はない（テイージー−ジアロレンチー他著６光ファイバ
ーのセンザー技術”、ＩＥＥＥｉ子エレクトロニクス誌
。
巻Ｑｌら−１８，第４号、１９８２年４月、６２６−６
６４頁−ニス・シー・ラッシュレイ著“単一コイル状の
単一モードのファイバーによる音響感知“７光学レタ一
誌１巻５．第９号、１９８０年９月、３９２−３９４頁
）。さらに−上述した諸態定法は広い測定範囲（分解能
〉１０）に且つて高い測定精度を得るには適さない。ま
た光導転体が光学的に異方性であるとき−即ち幾何学形
状もしくはこれに加えられた力と無関係に複屈折すると
きは、別の問題が別途発生する。
６４頁−ニス・シー・ラッシュレイ著“単一コイル状の
単一モードのファイバーによる音響感知“７光学レタ一
誌１巻５．第９号、１９８０年９月、３９２−３９４頁
）。さらに−上述した諸態定法は広い測定範囲（分解能
〉１０）に且つて高い測定精度を得るには適さない。ま
た光導転体が光学的に異方性であるとき−即ち幾何学形
状もしくはこれに加えられた力と無関係に複屈折すると
きは、別の問題が別途発生する。
上述したアール・ウルリツヒは力測定器について記載し
ているが、この測定器では測定すべき力は直線状に、２
つの圧力板の間に配設された単一モードの光導転体に垂
直方向で側方から働らく。
ているが、この測定器では測定すべき力は直線状に、２
つの圧力板の間に配設された単一モードの光導転体に垂
直方向で側方から働らく。
力が作用したことにより光導転体に生じる応力が光学的
異方性をこ５に誘起し−その場合屈折率は水平方向に大
きくなり、垂直方向では小さくなる。
異方性をこ５に誘起し−その場合屈折率は水平方向に大
きくなり、垂直方向では小さくなる。
この光導転体にレーザから偏光した光線を通す。
異方性の条件付きの複屈折により光導伝体中に直交する
偏光状態が水平方向及び垂直方向に発生する。その結果
として生ずる偏光回転角を偏光計により測定し、かつこ
れを表示する。また上記文献によれば一干渉を測定する
測定器によって高感度及び高測定精度が得られるとして
いる。
偏光状態が水平方向及び垂直方向に発生する。その結果
として生ずる偏光回転角を偏光計により測定し、かつこ
れを表示する。また上記文献によれば一干渉を測定する
測定器によって高感度及び高測定精度が得られるとして
いる。
この種類の力測定器は、それ自体光学的等方性の光導転
体から出発し得るときにのみ使用可能である。しかるに
、市販の単一モードの光導転体はこのような前提を満足
していない。これらは製作時の許容誤差のため多少は異
方性があり、その場合異方性の方向は光導転体に沿って
変化し、個々のものによって異なり得る。このような一
定でない光学的な関係のため統一された力測定器をシリ
ーズとして作ることはできない。
体から出発し得るときにのみ使用可能である。しかるに
、市販の単一モードの光導転体はこのような前提を満足
していない。これらは製作時の許容誤差のため多少は異
方性があり、その場合異方性の方向は光導転体に沿って
変化し、個々のものによって異なり得る。このような一
定でない光学的な関係のため統一された力測定器をシリ
ーズとして作ることはできない。
本発明の課題は冒頭に述べた種類の力測定法を上述した
欠点を除去するように改良すること、及びこの方法によ
り作動し、光導転体の本来有する屈折性とは実際上無関
係でかつ高い感度及び測定精度を有する測定装置を作る
ことにある。
欠点を除去するように改良すること、及びこの方法によ
り作動し、光導転体の本来有する屈折性とは実際上無関
係でかつ高い感度及び測定精度を有する測定装置を作る
ことにある。
この課題を解決するため、特許請求の範囲第１項に記載
した特徴、即ち限定された異方性を有する光学的異方性
の単一モードの光導転体に可干渉性の光線を導入し、こ
の光線が光導転体中で異方性の条件の付いた複屈折によ
り２つの線形偏光波を互いに直交する振動平面内に生じ
させ一測定すべき力を一方の振動平面に平行にかっ光導
転体に垂直に作用させ、そして複屈折の強い作用により
生じた両側光波間の位相変イヒを測定すべき力の大きさ
として干渉測定法により決定することを特徴とする力測
定法、及びこの測定法を実施するための測定装置であっ
て、特許請求の範囲第３項に記載の特徴、即ち限定され
た異方性を有する単一モードの光導転体を２枚の平らで
平行な、測定すべき力が作用する圧力板の間に配設し、
異方性の条件付きの複屈折の方向を力の方向と一致させ
、光導転体の入口端に光源としてレーザを設け、そして
光導転体の出口端に干渉周期計数器と位相測定器を有す
る干渉測定装置を配設したことを特徴とする力測定装置
を提案する。
した特徴、即ち限定された異方性を有する光学的異方性
の単一モードの光導転体に可干渉性の光線を導入し、こ
の光線が光導転体中で異方性の条件の付いた複屈折によ
り２つの線形偏光波を互いに直交する振動平面内に生じ
させ一測定すべき力を一方の振動平面に平行にかっ光導
転体に垂直に作用させ、そして複屈折の強い作用により
生じた両側光波間の位相変イヒを測定すべき力の大きさ
として干渉測定法により決定することを特徴とする力測
定法、及びこの測定法を実施するための測定装置であっ
て、特許請求の範囲第３項に記載の特徴、即ち限定され
た異方性を有する単一モードの光導転体を２枚の平らで
平行な、測定すべき力が作用する圧力板の間に配設し、
異方性の条件付きの複屈折の方向を力の方向と一致させ
、光導転体の入口端に光源としてレーザを設け、そして
光導転体の出口端に干渉周期計数器と位相測定器を有す
る干渉測定装置を配設したことを特徴とする力測定装置
を提案する。
力の方向と一致する方向に限定された異方性を有する単
一モードの光導転体を使用することがで ！きる。この
限定された異方性は光導転体を湾曲さ＋”６ｃｈｔｃよ
り□６ｏよヵ１．６．。よう４Ｃ’して得られた異方性
は市販されている、直線状の一円形の芯断面を有する単
一モードの光導転体の異方性よりも遥かに優れており、
後者のものは実際の測定過程においては何らの影響を与
えるものはない。適当な測定装置を、例えば圧力板の間
で１つの曲線、例えば円形で開放状の環に沿って光導転
体が走っているような装置から成るとしてもよい。これ
によって生ずる複屈折は光導転体の全長に亘って同じ方
向を有し、この方向は当然力の方向と一致する。
一モードの光導転体を使用することがで ！きる。この
限定された異方性は光導転体を湾曲さ＋”６ｃｈｔｃよ
り□６ｏよヵ１．６．。よう４Ｃ’して得られた異方性
は市販されている、直線状の一円形の芯断面を有する単
一モードの光導転体の異方性よりも遥かに優れており、
後者のものは実際の測定過程においては何らの影響を与
えるものはない。適当な測定装置を、例えば圧力板の間
で１つの曲線、例えば円形で開放状の環に沿って光導転
体が走っているような装置から成るとしてもよい。これ
によって生ずる複屈折は光導転体の全長に亘って同じ方
向を有し、この方向は当然力の方向と一致する。
さらに、このような限定された異方性を光導転体の製作
の際に他の公知の方法によって作ることもできる。しか
し、測定装置中に独自の異方性を有するこのような光導
転体を固定する際−光導転体の異方性に予め与えられた
方向が力の作用範囲の全てに亘って保持されるように配
慮しなければならない。このことはこのような異方性の
光導伝一体にこれを製作する際円形とは異なる、例えば
楕円形で、その方向が光学上の異方性と一致する断面形
状を与えることによって達成されるのが好ましい。複屈
折性を有する単一モードの光導転体を製作する公知の方
法は、例えば芯断面に楕円形状を与えるか、もしくはフ
ァイバー内、特に光導仏性の芯内で異方性の機械応力を
与えることから成る。この場合に右いても、測定装置中
の光導転体を曲線に沿って走らせることができる。場合
によってはこの方法により両方の偏光方向に高い屈折率
の差を与えることができる。
の際に他の公知の方法によって作ることもできる。しか
し、測定装置中に独自の異方性を有するこのような光導
転体を固定する際−光導転体の異方性に予め与えられた
方向が力の作用範囲の全てに亘って保持されるように配
慮しなければならない。このことはこのような異方性の
光導伝一体にこれを製作する際円形とは異なる、例えば
楕円形で、その方向が光学上の異方性と一致する断面形
状を与えることによって達成されるのが好ましい。複屈
折性を有する単一モードの光導転体を製作する公知の方
法は、例えば芯断面に楕円形状を与えるか、もしくはフ
ァイバー内、特に光導仏性の芯内で異方性の機械応力を
与えることから成る。この場合に右いても、測定装置中
の光導転体を曲線に沿って走らせることができる。場合
によってはこの方法により両方の偏光方向に高い屈折率
の差を与えることができる。
光導転体内に線形偏光の光を導入し、その振動面を測定
すべき力の方向に対して４５°傾斜せしめるのが好まし
く−そうすると直交する偏光状態が同じ振幅で励起され
る。このため光源に適当な方向性を有する偏光子を接続
する。
すべき力の方向に対して４５°傾斜せしめるのが好まし
く−そうすると直交する偏光状態が同じ振幅で励起され
る。このため光源に適当な方向性を有する偏光子を接続
する。
力をかけることに基づく複屈折の作用により生ずる両直
線偏光波間の位相変化は測定すべき力の大きさの役目を
する。光導転体に働く圧力（単位長さ当りの力）は位相
変化の程度に従って測定感度の高さによって測定される
。この圧力は、この圧力の作用によって発生する光導転
体の変形がフックの法則の枠内にあるという条件により
制限される。このような前提で光導転体に沿う一体の効
果は測定すべき力に比例する。２枚の圧力板の間に配設
された光導転体の長さは与えられた最大の圧力において
、測定すべき力のうちの最大の力、即ち力測定装置の所
望の公称荷重によってのみ適正なものとなる。
線偏光波間の位相変化は測定すべき力の大きさの役目を
する。光導転体に働く圧力（単位長さ当りの力）は位相
変化の程度に従って測定感度の高さによって測定される
。この圧力は、この圧力の作用によって発生する光導転
体の変形がフックの法則の枠内にあるという条件により
制限される。このような前提で光導転体に沿う一体の効
果は測定すべき力に比例する。２枚の圧力板の間に配設
された光導転体の長さは与えられた最大の圧力において
、測定すべき力のうちの最大の力、即ち力測定装置の所
望の公称荷重によってのみ適正なものとなる。
測定感度の向」−は測定すべき力を光導転体へ複数倍に
作用させることにより得られる。このため螺旋形に形成
した光導転体を有する測定装置を使用するのが好ましく
−この場合測定すべき力が作用する圧力板を積み重ねた
中に２枚の圧力板間の光導伝体各１巻きを配設する。こ
れにより、力が作用して生ずる位相変化が光導転体の巻
き数に応じて複数倍される。
作用させることにより得られる。このため螺旋形に形成
した光導転体を有する測定装置を使用するのが好ましく
−この場合測定すべき力が作用する圧力板を積み重ねた
中に２枚の圧力板間の光導伝体各１巻きを配設する。こ
れにより、力が作用して生ずる位相変化が光導転体の巻
き数に応じて複数倍される。
干渉測定装置は最も簡単な場合２つの光電式検知器を有
し−これらに測定すべき力の方向に対して４５°以下の
方向を向いた線形偏光子を接続する。
し−これらに測定すべき力の方向に対して４５°以下の
方向を向いた線形偏光子を接続する。
さらに−光学上の遅延部材を設けることがてき−これら
は検知器の電気信号の位相を互いに１つの固定した値に
ずらし、このことは信号がどのように経過するのカへ認
、従って電子式干渉周期計数器の制御を容易にする。位
相の計測のため例えばアナログ回路もしくはマイクロプ
ロセッサ−を使用する。これにより９０°未満の位相差
を多数の干渉周期により正確に決定することができる。
は検知器の電気信号の位相を互いに１つの固定した値に
ずらし、このことは信号がどのように経過するのカへ認
、従って電子式干渉周期計数器の制御を容易にする。位
相の計測のため例えばアナログ回路もしくはマイクロプ
ロセッサ−を使用する。これにより９０°未満の位相差
を多数の干渉周期により正確に決定することができる。
４つの検知器を有する改良された測定装置は光度及びコ
ントラストが変化する場合にもはゾ正確な補間が可能で
ある。
ントラストが変化する場合にもはゾ正確な補間が可能で
ある。
以下、本発明の実施例を添付図を参照して説明する。
第１図及び第２図による一層の測定装置において、単一
モードの光導転体１は２つの平行面から成る圧力板２，
３の間に配設された１つの円形の環を形成している。測
定すべき力Ｆは圧力板２に垂直に作用し一光導伝体１に
よってのみ圧力板３に伝達される。力Ｆは光導転体１に
沿って常にこれ自体には横方向から作用する。圧力板２
，３は例えば鋼もしくはガラスから形成することかでき
る。これらは光学的機能を有しない。
モードの光導転体１は２つの平行面から成る圧力板２，
３の間に配設された１つの円形の環を形成している。測
定すべき力Ｆは圧力板２に垂直に作用し一光導伝体１に
よってのみ圧力板３に伝達される。力Ｆは光導転体１に
沿って常にこれ自体には横方向から作用する。圧力板２
，３は例えば鋼もしくはガラスから形成することかでき
る。これらは光学的機能を有しない。
連続的に作動する半導体レーザ４でもって先導伝体１内
に可干渉性で一直線偏光する光を導入すると−この光の
振動平面は測定すべき力Ｆの方向に対して４５°傾斜す
る。光導転体１を湾曲させることにより限定された異方
性がこれ自体に誘起される。これにより光は複屈折を生
じ、この複屈折は光導転体１に沿う一定の方向性を有す
る。而してこノ複屈折により２つの直線偏光波が互いに
垂直な振動面に発生し、この一方の振動面は測定すべき
力１＝’の方向に平行である。直交する波動間に位相の
転位が生じるか−この転位は異方性若しくは複屈折の程
度に依存し−その程度は力の大きさによって決まる。無
負荷状態から負荷状態に測定装置か移行する場合、両波
動量の位相の転位に変化が生じ−この変化を測定するこ
とによって測定すべき゛力１゛か測定される。この位相
の変化は干渉測定法により決定される。
に可干渉性で一直線偏光する光を導入すると−この光の
振動平面は測定すべき力Ｆの方向に対して４５°傾斜す
る。光導転体１を湾曲させることにより限定された異方
性がこれ自体に誘起される。これにより光は複屈折を生
じ、この複屈折は光導転体１に沿う一定の方向性を有す
る。而してこノ複屈折により２つの直線偏光波が互いに
垂直な振動面に発生し、この一方の振動面は測定すべき
力１＝’の方向に平行である。直交する波動間に位相の
転位が生じるか−この転位は異方性若しくは複屈折の程
度に依存し−その程度は力の大きさによって決まる。無
負荷状態から負荷状態に測定装置か移行する場合、両波
動量の位相の転位に変化が生じ−この変化を測定するこ
とによって測定すべき゛力１゛か測定される。この位相
の変化は干渉測定法により決定される。
２つの光波の位相転位を干渉計測法により決定するため
に一干渉周期計数器と位相測定器を有する光電子式干渉
測定装置を応用することは既に公知である。この装置は
この実施例では２つの光電式検知器５．６を有し、これ
らに測定すべき力Ｆの方向に対して４５°以下に傾斜し
た線形の偏光子７を接続する。両検知器５，６は線形の
偏光子７の半円形面から発する光信号の成分を捉え一干
渉周期計数器及び位相測定器を制御するためにこれらの
信号を適当な電気信号に変換する。さらに−一方の検知
器６に１／４波長板８を測定すべき力ｌ′と同じ方向に
接続するが、この１／４波長板８は両方の検知器の信号
の位相が互いに９０°転位するように作用する。これら
検知器の信号を評価する電子装置は位相角〆を測定する
ためのものとして公知であるからこ＼では説明しない。
に一干渉周期計数器と位相測定器を有する光電子式干渉
測定装置を応用することは既に公知である。この装置は
この実施例では２つの光電式検知器５．６を有し、これ
らに測定すべき力Ｆの方向に対して４５°以下に傾斜し
た線形の偏光子７を接続する。両検知器５，６は線形の
偏光子７の半円形面から発する光信号の成分を捉え一干
渉周期計数器及び位相測定器を制御するためにこれらの
信号を適当な電気信号に変換する。さらに−一方の検知
器６に１／４波長板８を測定すべき力ｌ′と同じ方向に
接続するが、この１／４波長板８は両方の検知器の信号
の位相が互いに９０°転位するように作用する。これら
検知器の信号を評価する電子装置は位相角〆を測定する
ためのものとして公知であるからこ＼では説明しない。
□
位相の変化と測定すべき力の間の直線的な関係を保持す
るために、直径が例えば１２５μで一横圧力が２０ Ｎ
／ ｃ＋＋＋の市販の単一モードの先導転体を使用す
る。測定力Ｆ公称値１００ＯＮに対しては、加圧領域に
おける光導転体の長さは約５０σのものが必要である。
るために、直径が例えば１２５μで一横圧力が２０ Ｎ
／ ｃ＋＋＋の市販の単一モードの先導転体を使用す
る。測定力Ｆ公称値１００ＯＮに対しては、加圧領域に
おける光導転体の長さは約５０σのものが必要である。
比較的簡単な干渉測定装置で０から１００ＯＮの範囲に
おいて測定精度０．ＩＮを得ることは容易である。
おいて測定精度０．ＩＮを得ることは容易である。
こ＼に説明した測定装置は構造が簡単で、持ち運び容易
かつ安定という長所をも有する。
かつ安定という長所をも有する。
干渉周期内で測定値のより正確な補間を可能とする改良
形干渉測定装置を第３図に示す。この装置は４つの光電
式検知器９，１０，１１．１２を有し−これら検知器は
線形偏光子７の各四分円の−を走査する。これら検知器
はその一部に光学上の遅延部材を接続し、これら遅延部
材は４つの検知器の信号が互いに９０°位相が転位する
ように作用する。本実施例では第一検知器９は遅延部材
を有さす、第二検知器１０には１／４波長板１３を、第
三検知器１１には１／２波長板１４を、また第四検知器
１２には１／４波長板１３及び１／２波長板１４をそれ
ぞれ測定すべき力Ｆと同じ方向に接続する。
形干渉測定装置を第３図に示す。この装置は４つの光電
式検知器９，１０，１１．１２を有し−これら検知器は
線形偏光子７の各四分円の−を走査する。これら検知器
はその一部に光学上の遅延部材を接続し、これら遅延部
材は４つの検知器の信号が互いに９０°位相が転位する
ように作用する。本実施例では第一検知器９は遅延部材
を有さす、第二検知器１０には１／４波長板１３を、第
三検知器１１には１／２波長板１４を、また第四検知器
１２には１／４波長板１３及び１／２波長板１４をそれ
ぞれ測定すべき力Ｆと同じ方向に接続する。
電子演算部材１５．１６において検知器９，１１と１０
．１２からの信号の差値がそれぞれ生じ、一方電子演算
部材１７において両方の差信号の商をめる。この商は位
相角ｙのｔａｌｌを表わす。もう一つの電子演算部材１
８はこれから位相角／をめる。このような目的の電子演
算部材の構成はそれ自体公知であるから、こ＼ではこれ
以上詳細に説明はしない。
．１２からの信号の差値がそれぞれ生じ、一方電子演算
部材１７において両方の差信号の商をめる。この商は位
相角ｙのｔａｌｌを表わす。もう一つの電子演算部材１
８はこれから位相角／をめる。このような目的の電子演
算部材の構成はそれ自体公知であるから、こ＼ではこれ
以上詳細に説明はしない。
第４図による多板式測定装置では光導転体２゜は螺旋形
状に形成され、この例では２１乃至２４の４つの巻線を
有し−これら巻線はリング状の圧力板２５乃至２９の積
層板中で各２枚の圧力板の間に配設されている。これら
圧力板中の斜めのスリット３０は光導転体２０がその１
つの巻き平面からもう１つの巻き平面へ移行するのを可
能としている。圧力板２５乃至２９は２枚の端板３１と
３２の間に配設され、その場合下方の端板３１Ｑ）上に
リング状の圧力板を案内するための受け口３３があり、
上方の端板３２上に測定すべき力Ｆかがけられる。
状に形成され、この例では２１乃至２４の４つの巻線を
有し−これら巻線はリング状の圧力板２５乃至２９の積
層板中で各２枚の圧力板の間に配設されている。これら
圧力板中の斜めのスリット３０は光導転体２０がその１
つの巻き平面からもう１つの巻き平面へ移行するのを可
能としている。圧力板２５乃至２９は２枚の端板３１と
３２の間に配設され、その場合下方の端板３１Ｑ）上に
リング状の圧力板を案内するための受け口３３があり、
上方の端板３２上に測定すべき力Ｆかがけられる。
光導転体２０の各個々の巻線２１乃至２４には測定すべ
き力Ｆ全体が作用し、このため第１固渋 １′び第２図
による単一層の測定装置における簡単なヵ。イエオ。よ
ぉ０４．つ７．９オよよああゎ、。 １測定すべき力Ｆ
全体の複数倍、本実施例では４倍の作用により光導転体
２０において複屈折の強い作用で生じた位相変化が幾倍
にも−この実施例では４倍になる。このようにして光導
転体の巻数を適当なものとすると測定感度は著しく向上
する。
き力Ｆ全体が作用し、このため第１固渋 １′び第２図
による単一層の測定装置における簡単なヵ。イエオ。よ
ぉ０４．つ７．９オよよああゎ、。 １測定すべき力Ｆ
全体の複数倍、本実施例では４倍の作用により光導転体
２０において複屈折の強い作用で生じた位相変化が幾倍
にも−この実施例では４倍になる。このようにして光導
転体の巻数を適当なものとすると測定感度は著しく向上
する。
上述したように本発明によると、力の方向と一致する方
向に限定された異方性を有する単一モードの光導転体を
使用することによって、従来の方法では光導転体の異方
性が個々のものによって異なるという欠点を確実に除去
し、従って広い範囲に亘って高感度かつ高い測定精度が
得られるという効果がある。
向に限定された異方性を有する単一モードの光導転体を
使用することによって、従来の方法では光導転体の異方
性が個々のものによって異なるという欠点を確実に除去
し、従って広い範囲に亘って高感度かつ高い測定精度が
得られるという効果がある。
第１図及び第２図は一層の測定装置の平面図及び立面図
−第３図は４つの検知器を有する位相測定装置、第４図
は多板式の測定装置の一部を破断した側面図である。 １ ・光導転体、２，３・圧力板−４半導体レーザ、５
，６ 光電式検知器、７・偏光子−８・１／４波長板
−第３図は４つの検知器を有する位相測定装置、第４図
は多板式の測定装置の一部を破断した側面図である。 １ ・光導転体、２，３・圧力板−４半導体レーザ、５
，６ 光電式検知器、７・偏光子−８・１／４波長板
Claims (9)
- （１）単一モードの光導転体中に応力により誘起される
複屈折の助けにより力を測定する力測定法において、限
定された異方性を有する光学的異方性の単一モードの光
導転体に可干渉性の光線を導入し−この光線が先導伝体
中で異方性の条件の付いた複屈折により２つの線形偏光
波を互いに直交する振動平面内に生じさせ一測定すべき
力を一方の振動平面に平行にかつ光導転体に垂直に作用
させ、そして複屈折の強い作用により生じた両部光波間
の位相変化を測定すべき力の大きさとして干渉測定法に
より決定することを特徴とする力測定方１゜ - （２）光導転体中に、線形偏光の光線を導入し、その振
動平面が測定すべき力の方向に対して４５゜傾斜してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の力測
定方法。 - （３） 限定された異方性を有する単一モードの光導転
体１を２枚の平らで平行な、測定すべき力Ｆが作用する
圧力板２，３の間に配設し、異方性の条件付きの複屈折
の方向を力の方向と一致さぜ、光導転体１の入口端に光
源としてレーザ４を設け、そして光導転体の出口端に干
渉周期計数器と位相測定器とを有する干渉測定装置を配
設したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
方法を ゛実施するための力測定装置。 - （４） レーザ４に偏光子を接続し、この偏光子により
光線を、測定すべき力Ｆの方向に対して４５゜傾斜した
振動平面内で一線形偏光させることを特徴とする特許請
求の範囲第３項に記載の力測定装置。 - （５） レーザ４が連続作動する半導体レーザであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の力測定装
置。 - （６）光導転体１が圧力板２，３の間で曲線に沿って走
っており、この場合この曲りが複屈折の所望の方向を有
する限定された異方性を与えることを特徴とする特許請
求の範囲第３項に記載の力測定装置。 - （７）光導転体２０を螺旋状に形成し、測定すべき力Ｆ
が作用する圧力板（２５乃至２９）を積み重ねた中に２
枚の圧力板間の光導伝体各１巻き（２１乃至２４）を配
設したことを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の
力測定装置。 - （８） 先導転体がその長さに亘って同一に保持された
方向を有する独自の異方性を有し、また光導転体が円形
とは異なる−例えば楕円形の断面形状を有し−この断面
形状の方向を一測定すべき力の方向へ異方性を整列させ
ることができるようにするため、異方性のそれと一致さ
せることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の力
測定装置。 - （９）干渉測定装置が光電検知器（５，６及び９乃至１
２）を有し−この検知器に測定すべき力Ｆの方向に対し
て４５°以下に角度傾斜した線形偏光子７を接続し、そ
して光学的遅延部材（８，１３゜１４）を設け、これら
部材が検知器の電気信号を互いに一つの固定値に位相変
位させることを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載
の力測定装置。 α０）２つの検知器５．６を設は一一方の検知器６に測
定すべき力Ｆと同じ方向性を有する１／４波長板８を接
続することを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の
力測定装置。 ０１）４つの検知器（９乃至１２）を設は一第一検知器
９には光学的遅延部材を接続せず一第二検知器１０には
１／４波長板１３を一第三検知器１１には１／２波長板
１４を−そして第四検知器１２には１／４波長板１３と
１／２波長板１４とをそれぞれ測定すべき力Ｆと同じ方
向に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第９項に
記載の力測定装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH300/84A CH661985A5 (de) | 1984-01-24 | 1984-01-24 | Verfahren zur kraftmessung mit hilfe der spannungsinduzierten doppelbrechung in einem monomode-lichtleiter und messanordnung zur durchfuehrung des verfahrens. |
| CH300/84-1 | 1984-01-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60154128A true JPS60154128A (ja) | 1985-08-13 |
Family
ID=4183850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59169169A Pending JPS60154128A (ja) | 1984-01-24 | 1984-08-11 | 力測定方法及び装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4740078A (ja) |
| EP (1) | EP0153997B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60154128A (ja) |
| CH (1) | CH661985A5 (ja) |
| DE (1) | DE3469220D1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3611119C1 (de) * | 1986-04-03 | 1987-07-02 | Fraunhofer Ges Forschung | Sensoranordnung |
| US4904085A (en) * | 1988-05-04 | 1990-02-27 | Simmonds Precision Products, Inc. | Polarimetric fiber optic sensor testing apparatus |
| DE3832180A1 (de) * | 1988-09-22 | 1990-03-29 | Philips Patentverwaltung | Verfahren zur spannungsoptischen kraftmessung und messanordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
| FR2646711A1 (fr) * | 1989-05-02 | 1990-11-09 | Labo Electronique Physique | Dispositif capteur de pression a fibre optique |
| CA1322109C (en) * | 1989-05-24 | 1993-09-14 | Universite Du Quebec A Hull | Birefringent optical fiber device for measuring of ambient pressure in a stabilized temperature environment |
| FR2656095B1 (fr) * | 1989-12-19 | 1994-12-23 | Thomson Csf | Capteur a fibre optique. |
| DE4037077A1 (de) * | 1990-11-22 | 1992-05-27 | Hilti Ag | Verfahren und einrichtung zur faseroptischen kraftmessung |
| US5177555A (en) * | 1991-03-28 | 1993-01-05 | Digital Equipment Corporation | Method and apparatus for testing electrical connectors |
| FR2677130B1 (fr) * | 1991-05-27 | 1994-07-08 | Merlin Gerin | Dispositif de mesure de courant par fibre optique. |
| DE4202185A1 (de) * | 1992-01-28 | 1993-07-29 | Hilti Ag | Verfahren zur faseroptischen kraftmessung |
| US5263776A (en) * | 1992-09-25 | 1993-11-23 | International Business Machines Corporation | Multi-wavelength optical thermometry |
| US5661560A (en) * | 1993-08-23 | 1997-08-26 | Nippon Telegraph And Telephone Public Corporation | Elliptical light measuring method |
| FR2735231B1 (fr) * | 1995-06-09 | 1997-08-14 | Seb Sa | Appareil de mesure de force a capteur optique permettant la limitation de defauts d'excentration, notamment pour un pese-personne, et procede de realisation d'un tel appareil |
| FR2735230B1 (fr) * | 1995-06-09 | 1997-08-14 | Seb Sa | Appareil de mesure de force a capteur optique et son application a un pese-personne comprenant un tel appareil de mesure. |
| US5825492A (en) * | 1996-04-26 | 1998-10-20 | Jaton Systems Incorporated | Method and apparatus for measuring retardation and birefringence |
| FR2742227B1 (fr) * | 1995-12-07 | 1998-01-09 | Alcatel Contracting Sa | Procede de traitement d'un signal interferometrique pour la mesure d'une force |
| CA2200396A1 (en) * | 1996-03-20 | 1997-09-20 | Seb S.A. | Force measuring apparatus with optical sensor enabling limitation of eccentricity defects, in particular for bathroom scales, and method of manufacturing apparatus of this kind |
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| US6925256B1 (en) * | 2000-02-18 | 2005-08-02 | Diplex | Optical discriminator for transmitting and receiving in both optical fiber and free space applications |
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| US6664067B1 (en) | 2000-05-26 | 2003-12-16 | Symyx Technologies, Inc. | Instrument for high throughput measurement of material physical properties and method of using same |
| WO2002046712A1 (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-13 | Nanyang Technological University | Fiber optic force sensor |
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| US6837115B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-01-04 | Symyx Technologies, Inc. | High throughput mechanical rapid serial property testing of materials libraries |
| US6650102B2 (en) * | 2001-08-24 | 2003-11-18 | Symyx Technologies, Inc. | High throughput mechanical property testing of materials libraries using a piezoelectric |
| US6772642B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-08-10 | Damian A. Hajduk | High throughput mechanical property and bulge testing of materials libraries |
| US6857309B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-02-22 | Symyx Technologies, Inc. | High throughput mechanical rapid serial property testing of materials libraries |
| US6860148B2 (en) | 2001-08-24 | 2005-03-01 | Symyx Technologies, Inc. | High throughput fabric handle screening |
| US6736017B2 (en) | 2001-08-24 | 2004-05-18 | Symyx Technologies, Inc. | High throughput mechanical rapid serial property testing of materials libraries |
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| DE102008034106A1 (de) * | 2008-07-21 | 2010-01-28 | Evonik Röhm Gmbh | Blockcopolymere auf (Meth)acrylatbasis mit A-P-Struktur |
| CN102280804A (zh) * | 2011-07-08 | 2011-12-14 | 北京交通大学 | 基于非保偏光纤的保偏光放大器 |
| CN102507054A (zh) * | 2011-11-02 | 2012-06-20 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 基于y型腔正交偏振激光器的力和质量测量方法及装置 |
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| GB1544483A (en) * | 1976-07-01 | 1979-04-19 | Standard Telephones Cables Ltd | Strain measurement using optical fibres |
| DE3039235A1 (de) * | 1980-10-17 | 1982-05-19 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | "druckempfindlicher, faseroptischer sensor" |
| DE3042794C2 (de) * | 1980-11-13 | 1983-03-24 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8000 München | Lichtleiterhydrofon |
| US4442350A (en) * | 1981-08-17 | 1984-04-10 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Fiber optic sensor with enhanced immunity to random environmental perturbations |
| DE3205798A1 (de) * | 1982-02-18 | 1983-08-25 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Faseroptischer phasenmodulator |
| DE3211828A1 (de) * | 1982-03-31 | 1983-10-13 | Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg | Druckmesseinrichtung |
| DE3311524C2 (de) * | 1983-03-30 | 1985-11-14 | Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt | Faseroptischer Sensor für Kraft- und Druckmessungen sowie für Überwachungs- und Schutzzwecke |
-
1984
- 1984-01-24 CH CH300/84A patent/CH661985A5/de not_active IP Right Cessation
- 1984-08-11 JP JP59169169A patent/JPS60154128A/ja active Pending
- 1984-11-12 EP EP84113637A patent/EP0153997B1/de not_active Expired
- 1984-11-12 DE DE8484113637T patent/DE3469220D1/de not_active Expired
-
1985
- 1985-01-14 US US06/690,997 patent/US4740078A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3469220D1 (en) | 1988-03-10 |
| CH661985A5 (de) | 1987-08-31 |
| US4740078A (en) | 1988-04-26 |
| EP0153997A1 (de) | 1985-09-11 |
| EP0153997B1 (de) | 1988-02-03 |
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