JPS60200121A - 光応用計測装置 - Google Patents

光応用計測装置

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JPS60200121A
JPS60200121A JP5672884A JP5672884A JPS60200121A JP S60200121 A JPS60200121 A JP S60200121A JP 5672884 A JP5672884 A JP 5672884A JP 5672884 A JP5672884 A JP 5672884A JP S60200121 A JPS60200121 A JP S60200121A
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JP
Japan
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light
optical
signal
ratio
wavelength
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Pending
Application number
JP5672884A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshishige Nagao
永尾 俊繁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS60200121A publication Critical patent/JPS60200121A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING 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
    • G01D5/00Mechanical 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
    • G01D5/26Mechanical 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
    • G01D5/268Mechanical 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 using optical fibres

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Optical Transform (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は光学幼果による光強度変化を利用した光応用
計測装置に係り、特にその計測誤差の低減を図るものの
構成に関するものである。
〔従来技術〕
オ1driこの檀従米の光応用計測装置の全体を示す構
成図である。図において、il+は中心波長が第1のオ
lの波長光(λ+)1発生するオlの光源、(2)は中
心波長がλ鴬の第2の波長光(λS)を発生する第2の
光源、(3)は両波長丸(λ菖)(λρ全同一方回に合
成し光ファイバー(4)へ出射する光合波器である。そ
して、両光源ill i21と光合波器(3)とによシ
発光部(5)を構成する。(6)は光ファイバー(4)
の中間に挿入された光学変調素子で、gC測定物理量に
よって光強度等の光の透過特性が変化するもので構成さ
れる。例えば温度測定の場合にI/′1GaAsのよう
にim&によって光の透過率が変化する物質を用い、圧
力測定の場合には偏光子、光弾性素子、%波長也及び検
光子から4成される圧力ー光強度変換集子を用いる。そ
して、仮測定物理量が良化した場合、オlの波長光(λ
I)に対しては光学変調素子(6)の光強度変調度が大
きく、第2の波長光(λ鵞)に対してはこの光強度変調
度が全くないか十分小さくなるように設定されている。
(7)は元7アイ/< −141からの光侶号全オlの
波長光(人、)と第2の波長光(λ奮)とに分波する受
光分波器、(8)及び(9)は受光分波器(7)刀・ら
の各波長光(λK)(第3)1cそれぞれ光信号に比例
する71及び第2の一気信号(V+)及び(Vs)に狭
換し演算部としての割算器(10)に出力するオl及び
第2の光4気変換器である0そして、受光分波器(7)
とオl及び第2のt 4気変換鈷181 (91とによ
り受光部(lllを構成する。
次に、以上のように構成された促米の光応用計測装置の
動作を説明する 各光源II+ 121の出力光パワー
k Pop、 POs s光7アイノ< −+41の透
過率をα、(αは両波長丸(λl)(λりに対して同一
である)そして光学Xl−1累子(6)の透過率はオl
の波長光(λθに対しては被測定物理量に対応して震動
するのでこれをβとおき、第2の波長光(第3ンに対し
ては変化しないので1とおいても動作説明上問題ない。
史に、両光一気変換語+81 +91の便換砕e、t−
lとすると、オl及び第2の電気信号(V+)(Vs)
は、それぞれ vl−P、、・α・β・l v1!P11t′α@l となる。これらの一気信号を割算器(10)に入力し、
V、AI、なるI!lII算金行ないその結果を比率(
Vout )とすると、 yout−ジーb、β Vj pot となる。従って、元ファイバー(4)の透過率αの影響
を受けることなく、比率(Vout)から被測定物理量
の正確な計測が可能となる。
しかるに、上記のような従来の光応用計測装置において
は、上記比率(Youりは一方に比例するei ので、両光源(1)(2]の出力光パフ−POh P 
01が一定に保たれず両者の比が震動するとこの変動率
がそのまま計測誤差となる欠点があった。この誤差を低
減するために、両光源(1)(21の周囲温度を一定に
保つことが一般に行われているが、光源の劣化等に起因
する出力光パワーの経時変動の影響t−除くことは不可
能であり、計測精度の向上が困難であった〇 〔発明の似要〕 この発明はこのような従来のものの欠点を解消するため
になされたもので、発光部からの発光部と受光部での受
光量との比率を演算し、上記比率の変化から被測定物理
j!!1′t−計測することによシ、上記発光量の震動
に基づく計測誤差を排除することができる光応用計測装
置を提供することを目的とするものである〇 〔発明の夫施例〕 以下、この発明の夫施例を図面について説明する。
′A′2図はこの発明の一実施例における光応用計測装
」区の全体金量す構成図である0図において、オl及び
第2の光($、 Ill +21、光合波器(3)、尤
ファイバー(4)、光学変調素子(6)、受光分波器(
7)、オl及び第2の光4気変換器ts+ +so、受
光部(1す、オl及び第2の波長光(第1)(人、)、
オl及び第2の4見消号(Vυ(vl)は従来の場合と
同一であるから説明を省略する。(1′4及び州は両光
源(1)(21からの両波長丸(λK)(第2)ヲそれ
ぞれ一定の比で2方向に分波するオl及び第2の兄光分
波器、I及び(1句は両売光分波器tag t+、iで
分波されたそれぞれ一方のオ五及び第2の波長光(λQ
及び(第8)ヲそれぞれ光信号に比例するオ8及び第4
の1気1g号Cvs>及び(v4)に変換するオ8及び
第4の光′1気変換器である。両発光分波器四(131
で分波されたそれぞれ他方のオl及び第2の波長光(第
1)&び(第2)は光合波器(3)により同一方向に合
成され光7アイバー(4)へ出射される。そして、両光
源Ill f2+、元金波器(31、両売光分波器02
1瞥及び両尤畦気食! 111141 u均により発光
部μQを01成する。αηは一気信号(Vりないしくv
4)τ入力して後述の所定の演算を行う演算部としての
演算器である。
次に、以上のように構成されたこの発明の一実施例とし
ての光地・用計測装置の動作を説明する。従来と同様に
、谷光源+11 +21の出力光パワー’!ir Po
t r Pa5s元ファイバー(4)の透過率をα、各
波長光(λK)(第2)に対する光学lR調素子(6)
の透過手金それぞれβ及び11谷尤亀気装供器181 
第91 Hσ6)の友換係数2vとする。更に、谷元光
分波器ll匂0場の分改比全それぞれkr : (1−
kt)及びに、:(1−にρとすると、オニないし第4
の4見消号(Vl)(V、)(VllXV4) tri
、ツレツレVl==Pot・kl・α・β−V 72 m Fe2” kg会α・1 Vs−PoX ・ (l k+)・’)V4= Pos
 ・(1−k2)・’1となる。これらの−気・信号を
演算器0ηに入力し、(Vl/Vり/ (Va/Y4)
 ’aる演算を行ない、その結果を比率(Vout)と
すると、 Vogl=寄いヂ29=肯−1)二z1)′・βとなる
。ここで、kl + klは定数であるので、比率(V
out)(’:j両光源ill (2+の出力光パフ−
PO1,POIに関係なく、光学変調素子1G)の被測
定物理量による透i*の変化βのみの関数となる。即ち
、両光諒Ill i21の出力光パフ−PObPO!が
変化しても計測誤差とならず、計測器としての計測精度
が向上する。
なお、上記−天施例においては、2櫨殖の波長光を使用
しているが、Cの発明はこれに限らず単一または8種類
以上の波長光を使用する場合にも同様に通用することが
できるO 第8凶は第2の発明の一実施例における光応用計測装置
の全体金量すへ成図で、以下第2図と異なる部分のみに
ついて説明する0図において、lll19は同期1d号
Is)を出力する駆動回路、α9)及び鋼は同期1百号
(司に柩づき時間的に交互にそれぞれオl及び第2の波
光長(λI) (ス2)を発生するオ8及び第4の光源
、シIlは両光諒(lす四からの光信号で一旦合1戊し
更に一足の比で2方回に分渡しその一方を光ファイバー
(4)へ出射するオ8の発光分波器、−2は第3の光光
分波器ンυで分波された他方の光信号を発光電気変換器
(ハ)で電気信号に父換したものを、同M1=号1sl
 ?E 交けて各発光期間内にサンプルホールドするこ
とにより、それぞれオl及び第2の[長丸(入t)C入
t)の成分の第3及び第4の′11信号(Vl)及び(
vJ Vc再び分離する第1の分離回路である。
そして、両光諒(1mヴOa、オ8の発光分波器■υ、
発光電気変換器(ハ)及びオlの分離回路−により発光
部(財)を構成する。
(ハ)は光ファイバー141からの光信号を受光電気変
換器−で電気信号に変換したもの全サンプルホーールド
してそれぞれ第1及び第2の波長光(λ、)(第2)の
成分のオl及び第2の電気信号(Vl)及び(V、)V
C再び分離する第2の分離回路で、受光電気変換器贋と
により受光部1271金傅1戊する。そして、谷電気信
号(Vl)ないしく V4 )k演算器nηに入カレc
VA、 )/ (v8)/V4)の演算を行わせるとこ
ろは元の発明の場合と同一である。従って、この第2の
発明の一実施例では両波長丸(λI)(λIl)の駆動
方式即ち発光、伝送及び分離の方式が異なるが、出力丸
パワーPoユ、 P(Itの変化に基づく計測誤差の発
生を防止する点で、先の発明と同様の効果が峙らnると
ともに、構成要素が少ないことから侍に波長光の浦類が
多い場合、装置の小形化が図れるという長所がある。
なお、第2の96明においても、波長光の禰斌は2種類
に限らずそれ以上であってもよい。
〔発明の効果〕
この発明は以上説明したように、発光部からの受光量と
受光部での受光量との比率t@算し、上記比率の変化か
ら被測定vJ連漱τ計測することにしたので、上記発光
源に示づく計測誤差を排除できるという効果がめる0ま
た、複数の元信号を時間的に交互に同期駆動するように
したので、構成要素が少なくなり装置の小形化が図れる
という効果がめる◇
【図面の簡単な説明】
第1凶は従来の光応用計測装置の合体を示す構成図、第
2凶はこの発明の一実施例における光層用計測装置の全
体を示す構成図、第8凶は第2の発明の一実施例におけ
る光応用計測装置の全体を示す構成図である。図におい
て、X4)は元ファイバー、(6)は光学変調素子、(
II) 127]は受光部、ub閾は発光部、0ηは演
算部、餞は駆動回路である。 なお、図中同一符号は同−又はfl目当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 il+ 発光部と受光部とを接続する元ファイバーの中
    間に温度等の物理量によって光の透過特性が変化する光
    学変調素子を挿入し、上記発光部から出射された元信号
    を上記光学変調素子を経由して上記受光部で受光しこの
    受光量の変化から仮測定物理量を計測するようにしたも
    のにおいて、上記発光部からの発光量と上記受光量との
    比率を演算する演算部金儲え、上記比率の変化から上記
    被測定物理量を計測することによシ、上記発光量の変動
    に基づく計測誤差を排除するようにしたことを特徴とす
    る光応用計測装置。 +21 元信号は光学変調素子の質調度が相互に異なる
    オlの波長光と第2の波長光とで構成されたことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の光応用計測装置〇 (31受光部は元ファイバーからの尤1e号をオlの波
    長光と第2の波長光とに分波する受光分波器、上記分波
    されたオl及び第2の波長光をそれぞれ元信号に比例す
    るオl及び第2の電気信号に変換し演算部へ上記各1気
    信号ケ出力するオl及び第2の光−気変換話から構成さ
    れたこと全特徴とする持rf請求の範囲第2項記載の光
    応用計測装置。 141 発光部はそれぞれオl及び第2の波長光を発生
    する71及び第2の光諒、この両光源からの上記オl及
    び第2の波長元金それぞれ一定の比で2方向に分波する
    オl及び第2の発光分波器、この両売光分波器で分波さ
    れたそれぞれ一方の上記71及び第2の波長光をそれぞ
    れ元信号に比例するオ8及び第4の′−電気信号変換し
    演算部へ上記各電気信号を出力するオ8及び第4の光電
    気変換器、上記両売光分波器で分波されたそれぞれ他方
    の上記オl及び第2の波長光を同一方向に合成し光ファ
    イバーへ出射する光合波器から構成されることを特徴と
    する特許、請求の範囲オ8項記載の光応用計測装置。 (5) 演算部はオlの磁気信号と第2の磁気信号との
    オlの比率及びオ8の一気信号と第4の電気1d号との
    第2の比率をml算し、更に上記オlの比率と第2の比
    率とのオ8の比率を演算する演算aで構成されたことを
    特徴とする特許請求の範囲第4項記載の光応用計測装置
    。 (6) 元元都と受光部と全接続する元ファイバーの中
    間に温度等の物理量によって光の透過特性が変化する光
    学変調素子を挿入し、上記発光部から出射された光1i
    !号を上記光学変調素子を経由して上記受光部で受光し
    この欠光量の変化から被測定物理量?計測するようにし
    たものにおいて、複数の上記光信号を同期させて時間的
    に交互に駆動するように上記発光部と受光部とに同期信
    号を出力する駆動回路、上記発光部からの発光量と上記
    受光電との比率を演算する演算部を堀え、上記比率の変
    化から上記被測定物理量を計測することによシ、上記発
    光量の変動に基づく計測誤差を排除するようにしたこと
    を特徴とする光応用計測装置。 (7) 光信号は光学変調素子の翼調度が相互に異なる
    オlの波長光とオ8の波長光とで構成されたことを特徴
    とする特許d青水の範囲オ6項記載の光応用計測装置〇 (8) 発光部は同期信号に基づき時間的に交互にそれ
    ぞれオlの波長光及び第2の波長光を発生するオ8及び
    第4の光源、この両光源からの光信号金一旦合成し更に
    一定の比で2方向に分波しその一方金光フアイバーへ出
    射するオ8の発光分波器、このオ8の発光分波器で分波
    された他方の光信号をこの光信号に比例する電気信号に
    変換する発光磁気変換器、上記同期信号に基づき上記一
    気信号tサンプルホールドしてそれぞれ上記オl及び第
    2の波長光の成分のオ8及びオ養の磁気信号に分離し演
    算部へ出力するオlの分離回路から構成されたこと全特
    徴とする特許請求の範囲オフJji記載の光応用計測装
    置。 (9)受光部は光ファイバーからの光信号をこの光信号
    に比例した一気信号に変換する受光電気変換器、同期信
    号に基づき上記磁気信号をサンプルホールドしてそれぞ
    れオl及び第2の波長光の成分のオl及び第2の電気信
    号に分離し演算部へ出力する第2の分離回路から構成さ
    れたことを特徴とする特i?!F請求の範囲オ8項記載
    の光応用計測装置。 叫 演算部はオlの電気信号と第2の電気信号との第1
    の比率及びオ8の電気信号と第4の磁気信号との第2の
    比率を演算し、更に上記オlの比率と第2の比率とのオ
    8の比率を演算する演算器で構成されたこと全特徴とす
    る特許請求の範囲オ9項記戦の光応用計測装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0261834A2 (en) * 1986-09-22 1988-03-30 Simmonds Precision Products Inc. Apparatus and method for self-referencing and multiplexing intensity modulating fiber optic sensors

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