JPS61186861A - 光フアイバ応用センサ装置 - Google Patents
光フアイバ応用センサ装置Info
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- JPS61186861A JPS61186861A JP60026908A JP2690885A JPS61186861A JP S61186861 A JPS61186861 A JP S61186861A JP 60026908 A JP60026908 A JP 60026908A JP 2690885 A JP2690885 A JP 2690885A JP S61186861 A JPS61186861 A JP S61186861A
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- Japan
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- optical fiber
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- light
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (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−１：１つの光ファイバ信号伝送路内に測定対称
の異なる複数のセンサ部を備えた光ファイバ応用センサ
装置に関するものである。
の異なる複数のセンサ部を備えた光ファイバ応用センサ
装置に関するものである。
従来の技術
被測定物理量に対して光の強度変調を受けるセンサ部を
用いて複数の測定対象の物理量を検知するためには、従
来複数のセンサ部にそれぞれ光の入出力用の光ファイバ
伝送系でつないでいた。また簡易な構成となるひとつの
入出力用の光ファイバ伝送系のみで構成する場合は複数
のセンサ部での光の使用波長を違え波長多重を行い分波
器を通し同時に複数のセンサ部の出力を得るか、あるい
はセンサ部のポッケルス効果やファラデー効果により偏
光の状態を変化させ検光子や一波長板等でそれぞれのセ
ンサ部の出力を光の強度に変え同時測定していた。第３
図にはポッケルス効果とファラデ効果を用いて電圧と電
流を同時測定できる従来の光ファイバ応用センサ装置を
示す。第３図において光源１からの光は光ファイバ２で
伝送しイ波長板３で円偏光となり偏光子４を通じて直線
偏光としこの直線偏光はＬｉＮ’ｂ○３結晶等のポッケ
ルス素子５と電極６とで構成される電圧センサ部７を通
過すると位相差Δφを生じ楕円偏光となる。
用いて複数の測定対象の物理量を検知するためには、従
来複数のセンサ部にそれぞれ光の入出力用の光ファイバ
伝送系でつないでいた。また簡易な構成となるひとつの
入出力用の光ファイバ伝送系のみで構成する場合は複数
のセンサ部での光の使用波長を違え波長多重を行い分波
器を通し同時に複数のセンサ部の出力を得るか、あるい
はセンサ部のポッケルス効果やファラデー効果により偏
光の状態を変化させ検光子や一波長板等でそれぞれのセ
ンサ部の出力を光の強度に変え同時測定していた。第３
図にはポッケルス効果とファラデ効果を用いて電圧と電
流を同時測定できる従来の光ファイバ応用センサ装置を
示す。第３図において光源１からの光は光ファイバ２で
伝送しイ波長板３で円偏光となり偏光子４を通じて直線
偏光としこの直線偏光はＬｉＮ’ｂ○３結晶等のポッケ
ルス素子５と電極６とで構成される電圧センサ部７を通
過すると位相差Δφを生じ楕円偏光となる。
この楕円偏光は光ファイバ８によりファラデー素子９で
構成される電流センサ部１Ｑを通過するときに偏光面の
回転を受け光ファイバ１１で伝送され光ファイバ１１か
らの出射光はハーフミラ−１２により二つに分岐され一
方の光は検光子１３を通過し偏波面の回転すなわち電流
に応じた光強度となり光受信部１４で電気信号に変換し
電流出力１５とし他方の光はイ波長板１６により直線偏
光となり検光子１７により楕円札偏光の楕円化率すなわ
ち電圧に応じた光強度となり光受信部１８で電気信号に
変換し電圧出力１９となり以上のような構成で電圧と電
流を同時測定できる（例えば電気学会全国大会１００９
．１９８４年４月）。
構成される電流センサ部１Ｑを通過するときに偏光面の
回転を受け光ファイバ１１で伝送され光ファイバ１１か
らの出射光はハーフミラ−１２により二つに分岐され一
方の光は検光子１３を通過し偏波面の回転すなわち電流
に応じた光強度となり光受信部１４で電気信号に変換し
電流出力１５とし他方の光はイ波長板１６により直線偏
光となり検光子１７により楕円札偏光の楕円化率すなわ
ち電圧に応じた光強度となり光受信部１８で電気信号に
変換し電圧出力１９となり以上のような構成で電圧と電
流を同時測定できる（例えば電気学会全国大会１００９
．１９８４年４月）。
発明が解決しようとする問題点
１つの入出力光ファイバ伝送系の同じ光路内に測定対象
の互いに異なる複数のセンサ部を持つ光ファイバ応用セ
ンサ装置で波長多重方式では、光源と奉搦寺禰禰績光受
信部が複数必要となり寸た第３図に示すような例では正
確な電流・電圧の同時計測には有用であるが構成が複雑
で高価となっていた。
の互いに異なる複数のセンサ部を持つ光ファイバ応用セ
ンサ装置で波長多重方式では、光源と奉搦寺禰禰績光受
信部が複数必要となり寸た第３図に示すような例では正
確な電流・電圧の同時計測には有用であるが構成が複雑
で高価となっていた。
そこで本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、
被測定物理量の変化が互いに異なるある周波数範囲内で
起こる複数の測定対象に対して１つの入出力光ファイバ
伝送系を用い、しかも簡易な構成で同時計測が可能な光
ファイバ応用センサ装置を提供することを目的としてい
る。
被測定物理量の変化が互いに異なるある周波数範囲内で
起こる複数の測定対象に対して１つの入出力光ファイバ
伝送系を用い、しかも簡易な構成で同時計測が可能な光
ファイバ応用センサ装置を提供することを目的としてい
る。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、被測定物理量に対
して強度変調を受け複数の測定対象に対し前記測定対象
の物理量が互いに異なるある周波数範囲において変化す
るものを検知する複数のセンサ部をひとつの入出力光フ
ァイバ伝送系内の同じ光路中に設定し、出力側の光ファ
イバからの出射光を光受信部で電気信号に変換しその信
号を前記複数のセンサ部に対応する互いに異なる周波数
範囲にある電気信号に分離する信号処理部を通すことに
より複数の測定対象を検知することができる。
して強度変調を受け複数の測定対象に対し前記測定対象
の物理量が互いに異なるある周波数範囲において変化す
るものを検知する複数のセンサ部をひとつの入出力光フ
ァイバ伝送系内の同じ光路中に設定し、出力側の光ファ
イバからの出射光を光受信部で電気信号に変換しその信
号を前記複数のセンサ部に対応する互いに異なる周波数
範囲にある電気信号に分離する信号処理部を通すことに
より複数の測定対象を検知することができる。
作 用
本発明は−Ｆ記した構成により、複数のセンサ部が各々
に対応する測定対象の物理量の変化が互いに異なる周波
数範囲にあるものを検知するため信号処理部においてそ
れぞれの測定対象の物理量の変化を電気的フィルタによ
り分離し変調度を算出する回路により出力され、簡便な
方法と構成で複数の測定対象を検知できる。
に対応する測定対象の物理量の変化が互いに異なる周波
数範囲にあるものを検知するため信号処理部においてそ
れぞれの測定対象の物理量の変化を電気的フィルタによ
り分離し変調度を算出する回路により出力され、簡便な
方法と構成で複数の測定対象を検知できる。
実施例
第１図は本発明の光ファイバ応用センサ装置の一実施例
を示す構成図である。ここでは温度と交流の電流を同時
測定できる光ファイバ応用センサ装置について説明する
。第１図において、２ｏは光源で、光源２０から出射光
は光ファイバ２１により温度センサ２２に伝送される。
を示す構成図である。ここでは温度と交流の電流を同時
測定できる光ファイバ応用センサ装置について説明する
。第１図において、２ｏは光源で、光源２０から出射光
は光ファイバ２１により温度センサ２２に伝送される。
温度センサ２２は偏光子と検光子の間にＬｉＴ ａ○３
結晶等の複屈折結晶を設定した構成で複屈折結晶におけ
る屈折率の湿度変化による光学的位相差を光強度変化で
きるものである。この７％度センサ２２を通過した光の
強度は測定した温度に応じたものとなり変化の速さは１
１程度である。
結晶等の複屈折結晶を設定した構成で複屈折結晶におけ
る屈折率の湿度変化による光学的位相差を光強度変化で
きるものである。この７％度センサ２２を通過した光の
強度は測定した温度に応じたものとなり変化の速さは１
１程度である。
温度センサ２２からの出力光は光ファイバ２３により電
流センサ２４に伝送される。電流センサ２４は偏光子と
検光子の間にＺｎ５ｅ結晶等のファラデー素子を設定し
た構成で電線の回りにできる磁界強度を検出することに
よって電流を検知できるものである。温度センサ２２か
らの出力光は電流センサ２４で電流の強度に応じ変調さ
れる。ここでは商用電源の周波数であるＡ０６０田の電
流を測定するものとする。電流センサ２２からの出力光
ファイバ２５を伝送され光受信部２６で電気信号に変換
される、ここで光源２０から出力光強度をＰｉｎとし、
温度センサ２２による変調度をｍｌ（Ｔ）。
流センサ２４に伝送される。電流センサ２４は偏光子と
検光子の間にＺｎ５ｅ結晶等のファラデー素子を設定し
た構成で電線の回りにできる磁界強度を検出することに
よって電流を検知できるものである。温度センサ２２か
らの出力光は電流センサ２４で電流の強度に応じ変調さ
れる。ここでは商用電源の周波数であるＡ０６０田の電
流を測定するものとする。電流センサ２２からの出力光
ファイバ２５を伝送され光受信部２６で電気信号に変換
される、ここで光源２０から出力光強度をＰｉｎとし、
温度センサ２２による変調度をｍｌ（Ｔ）。
電流センサ２４による変調度をｍ２（１）とすると光フ
ァイバ２５からの出力光強度Ｐ。Ｕ、は次式のようにな
る。
ァイバ２５からの出力光強度Ｐ。Ｕ、は次式のようにな
る。
Ｐｏｕ、＝ｋＰｉ、（１＋ｍ１（Ｔ）：］・〔１＋ｍ２
（１）〕＝ｋＰ、ｎ〔１十ｍ１（Ｔ）〕十ｋＰｉユ〔１
＋ｍ１（Ｔ）〕・ｍ２（１） ・曲
・（１）ここでｋけ光ファイバ、センサでの伝送損失で
ある。光受信部２６からの出力２７は式（１）に対応し
た電り、信号となりＳ／Ｎを良くするためｆ。＝１０匹
のローパスフィルタ２８に入力され出力２９となる。こ
の出力はｆ。＝１比のローパスフィルタ３０に入出され
式１の第１項ｋＰｉユ〔１＋ｍ１（Ｔ）〕に対応する電
気信号の出力３１となり出力端子３２に温度センサ２２
の検知した温度に応じた電圧が出力される。
（１）〕＝ｋＰ、ｎ〔１十ｍ１（Ｔ）〕十ｋＰｉユ〔１
＋ｍ１（Ｔ）〕・ｍ２（１） ・曲
・（１）ここでｋけ光ファイバ、センサでの伝送損失で
ある。光受信部２６からの出力２７は式（１）に対応し
た電り、信号となりＳ／Ｎを良くするためｆ。＝１０匹
のローパスフィルタ２８に入力され出力２９となる。こ
の出力はｆ。＝１比のローパスフィルタ３０に入出され
式１の第１項ｋＰｉユ〔１＋ｍ１（Ｔ）〕に対応する電
気信号の出力３１となり出力端子３２に温度センサ２２
の検知した温度に応じた電圧が出力される。
一方、出力２９．３１は引き算器３３に入力され
Ｐｏｕｔ−ｋＰｌｎ〔１＋ｍ１（Ｔ）〕＝ｋＰｉｎ〔１
＋ｍ１（Ｔ）〕・ｍ２（１） ・・・・・李） に相当する引き算を行い式２の右辺に対応する電気信号
の出力３４とし割算器３６で出力３１を分母にして に相当する割算を実行し出力端子３６に電流センサ２４
で検知した電流に応じた電圧が出力される。
＋ｍ１（Ｔ）〕・ｍ２（１） ・・・・・李） に相当する引き算を行い式２の右辺に対応する電気信号
の出力３４とし割算器３６で出力３１を分母にして に相当する割算を実行し出力端子３６に電流センサ２４
で検知した電流に応じた電圧が出力される。
光源２０の出力変動がある場合、温度センサ２２が検知
した温度に対応する出力３１は式１の第１項ｋＰｌｎ〔
１千ｍ１（Ｔ）〕に対応するため、誤差が発生する。一
方電流センサ２４の出力は式（３）に示す電流による変
調度ｍ２（Ｉ）のみが出力端子３６に出力されるので問
題とはならない。そこで第２図は温度検出も電流検出と
同様に変調度ｍ１（Ｔ）のみを出力できる他の実施例の
光ファイバ応用センサ装置である。光源２０からの光を
ハーフミラ−３８で光ファイバ３９により光受信部４０
に伝送し電気信号に変換され出力４１となる。光ファイ
バ自身および結合の損失により多少の誤差があるが光受
信部４０に入力される光強度は％Ｐｉｎとなり、式（１
） 、 （２） 、 （３）における”ｉｎもＡ Ｐｌ
ｎと置き換えられる。出力４１は％Ｐｉｎに対応した
出力となり温度検出に対応する出力３１はに一１Ｐｌｎ
〔１＋ｍ１（Ｔ）〕となる。ここで光光受信部０で増幅
率を調整し引き算器４２で に−１Ｐｉｎ（１＋ｆｉ１１（Ｔ ））−に丁Ｐｉｎ＝
に丁Ｐｉ。ｍ １（Ｔ）−（４）に相当する引き算を実
行し出力４３とし、出力４１を分毎にして割り算器４４
で に相当する割り算を実行することにより温度センサ２２
の温度による変調度ｍ１（Ｔ）のみが出力端子４５に出
力され光源２ｏの出力変動による誤差は小磁石を取り付
けてその磁界を検知することで回転計となり温度と回転
を同時に計測できる。複数のセンサ部としてはそれぞれ
の被測定物理量の変化が互いに異なる周波数範囲にあり
、それらの出力を信号処理部の霊気的フィルタで分離で
きそれぞれの被測定物理量に対応する出力を算出できる
伝 ものならば光ゞ送損失が問題とならない範囲で複数のセ
ンサ部を光ファイバ伝送系中に設けることが可能である
。
した温度に対応する出力３１は式１の第１項ｋＰｌｎ〔
１千ｍ１（Ｔ）〕に対応するため、誤差が発生する。一
方電流センサ２４の出力は式（３）に示す電流による変
調度ｍ２（Ｉ）のみが出力端子３６に出力されるので問
題とはならない。そこで第２図は温度検出も電流検出と
同様に変調度ｍ１（Ｔ）のみを出力できる他の実施例の
光ファイバ応用センサ装置である。光源２０からの光を
ハーフミラ−３８で光ファイバ３９により光受信部４０
に伝送し電気信号に変換され出力４１となる。光ファイ
バ自身および結合の損失により多少の誤差があるが光受
信部４０に入力される光強度は％Ｐｉｎとなり、式（１
） 、 （２） 、 （３）における”ｉｎもＡ Ｐｌ
ｎと置き換えられる。出力４１は％Ｐｉｎに対応した
出力となり温度検出に対応する出力３１はに一１Ｐｌｎ
〔１＋ｍ１（Ｔ）〕となる。ここで光光受信部０で増幅
率を調整し引き算器４２で に−１Ｐｉｎ（１＋ｆｉ１１（Ｔ ））−に丁Ｐｉｎ＝
に丁Ｐｉ。ｍ １（Ｔ）−（４）に相当する引き算を実
行し出力４３とし、出力４１を分毎にして割り算器４４
で に相当する割り算を実行することにより温度センサ２２
の温度による変調度ｍ１（Ｔ）のみが出力端子４５に出
力され光源２ｏの出力変動による誤差は小磁石を取り付
けてその磁界を検知することで回転計となり温度と回転
を同時に計測できる。複数のセンサ部としてはそれぞれ
の被測定物理量の変化が互いに異なる周波数範囲にあり
、それらの出力を信号処理部の霊気的フィルタで分離で
きそれぞれの被測定物理量に対応する出力を算出できる
伝 ものならば光ゞ送損失が問題とならない範囲で複数のセ
ンサ部を光ファイバ伝送系中に設けることが可能である
。
発明の効果
以上述べてきたように、本発明によれば、きわめて簡易
な光ファイバ伝送系と信号処理回路部の構成で、複数の
異なる被測定物理量を検知でき、実用的にきわめて有用
である。
な光ファイバ伝送系と信号処理回路部の構成で、複数の
異なる被測定物理量を検知でき、実用的にきわめて有用
である。
第１図は本発明の一実施例における光ファイバ応用セン
サ装置の構成図、第２図は本発明の他の実施例の光ファ
イバ応用センサ装置の構成図、第３図は従来の光ファイ
バ応用センサ装置の構成図である。 ２ｏ・−・・−・光源、２１，２３．２５・・・・・・
光ファイバ、２２・・・・・・温度センサ、２４・・・
・・・電流センサ、２６・・・・・・光受信部、３７・
・・−・・信号処理部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
サ装置の構成図、第２図は本発明の他の実施例の光ファ
イバ応用センサ装置の構成図、第３図は従来の光ファイ
バ応用センサ装置の構成図である。 ２ｏ・−・・−・光源、２１，２３．２５・・・・・・
光ファイバ、２２・・・・・・温度センサ、２４・・・
・・・電流センサ、２６・・・・・・光受信部、３７・
・・−・・信号処理部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (1)
- 光源と、前記光源からの光を伝送する光ファイバと、前
記光ファイバの同じ光路内に配置された、被測定物理量
に対して光の強度変調を受け複数の測定対象に対し検知
すべき前記被測定物理量の変化が互いに異なる周波数範
囲にある複数のセンサ部と、前記複数のセンサ部のそれ
ぞれの信号を含んだ前記光ファイバからの出射光を電気
信号に変換する光受信部と、前記光受信部からの前記電
気信号を前記複数のセンサ部がそれぞれ検知した複数の
前記被測定物理量に対応する互いに異なる周波数範囲に
ある電気信号に分離する信号処理部とを備えたことを特
徴とする光ファイバ応用センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60026908A JPS61186861A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 光フアイバ応用センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60026908A JPS61186861A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 光フアイバ応用センサ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61186861A true JPS61186861A (ja) | 1986-08-20 |
Family
ID=12206314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60026908A Pending JPS61186861A (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 光フアイバ応用センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61186861A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0390581A2 (en) * | 1989-03-31 | 1990-10-03 | Ngk Insulators, Ltd. | Instrument for concurrently optically measuring thermal and electric quantities |
| US5698847A (en) * | 1994-12-27 | 1997-12-16 | Kabushuki Kaisha Toshiba | Optical-modulation-type sensor and process instrumentation apparatus employing the same |
| JP2013503339A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5611304A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Position detecting sensor |
| JPS57127294A (en) * | 1980-12-17 | 1982-08-07 | Ici Ltd | Data collector |
| JPS59135329A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-08-03 | ザ・ボ−ド・オブ・トラステイ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフオ−ド・ジユニア・ユニバ−シテイ | フアイバ光学センサ |
-
1985
- 1985-02-14 JP JP60026908A patent/JPS61186861A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5611304A (en) * | 1979-07-10 | 1981-02-04 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Position detecting sensor |
| JPS57127294A (en) * | 1980-12-17 | 1982-08-07 | Ici Ltd | Data collector |
| JPS59135329A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-08-03 | ザ・ボ−ド・オブ・トラステイ−ズ・オブ・ザ・レランド・スタンフオ−ド・ジユニア・ユニバ−シテイ | フアイバ光学センサ |
Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| US5698847A (en) * | 1994-12-27 | 1997-12-16 | Kabushuki Kaisha Toshiba | Optical-modulation-type sensor and process instrumentation apparatus employing the same |
| JP2013503339A (ja) * | 2009-08-27 | 2013-01-31 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 温度補償を有する光ファイバ電流検知システム |
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