JPS6123974A - 光フアイバ２次元加速度センサ - Google Patents
光フアイバ２次元加速度センサInfo
- Publication number
- JPS6123974A JPS6123974A JP14504184A JP14504184A JPS6123974A JP S6123974 A JPS6123974 A JP S6123974A JP 14504184 A JP14504184 A JP 14504184A JP 14504184 A JP14504184 A JP 14504184A JP S6123974 A JPS6123974 A JP S6123974A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical fiber
- acceleration
- ferrule
- optical fibers
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/093—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by photoelectric pick-up
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ｖ発明の一背禦と目的］
本発明は、光フン・イム２次元加速度センサに係り、特
に１個のセンサで２方向の加速度を検出するのに好ｊ遍
・１な光ファイバ２次元加速麿センリ−に関するもので
ある。
に１個のセンサで２方向の加速度を検出するのに好ｊ遍
・１な光ファイバ２次元加速麿センリ−に関するもので
ある。
従来、加速度センサとしては、圧電素子、半導体素子な
どの電気式センサが主と（）で使用されていた。、シか
し、これらはほとんど単一方向の加速度を検出するもの
であり、また、電磁誘導の影響を受りやすく、ノイズ防
止策が必要であり、かつ、素子の耐環境性特性によりセ
ンリの使用条件に制約がｄりるという欠点があった。
どの電気式センサが主と（）で使用されていた。、シか
し、これらはほとんど単一方向の加速度を検出するもの
であり、また、電磁誘導の影響を受りやすく、ノイズ防
止策が必要であり、かつ、素子の耐環境性特性によりセ
ンリの使用条件に制約がｄりるという欠点があった。
・これに対しで光ファイバを用いた加速度センサが種々
提案されているが、その大部分は単一方向の加速度を検
出するものであり、２茨元の加速度を検出Ｔ：きるもの
がほとんどないのが現状である。
提案されているが、その大部分は単一方向の加速度を検
出するものであり、２茨元の加速度を検出Ｔ：きるもの
がほとんどないのが現状である。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、１個のセンサで２方向の加速度を検出する
ことができ、かつ、構造が簡単で、安定性、信頼性に優
れた光フアイバ２次元加速度ゝ センサを提供づる
ことにある。
るところは、１個のセンサで２方向の加速度を検出する
ことができ、かつ、構造が簡単で、安定性、信頼性に優
れた光フアイバ２次元加速度ゝ センサを提供づる
ことにある。
［発明の概要］
本発明の特徴は、送光用光ファイバと、３心以上の受光
用光ファイバと、十記各光ファイバの一方の端面をそれ
ぞれ固定してあるフェルールと、このフェルールに近接
させて設けたマイク［］レンズと、このマイクロレンズ
の上記フェルールとは、反対側に対向させて設けた裏面
に弾性支持棒の一端が固定してある反射板と、上記弾性
支持棒の他端が固定してあるト記マイクロレンズと上記
フェルールとを収納固定するハウジングと、」−配送光
用光ファイバの他端に接続した受光素子と、上記各受光
用光ファイバの他端にそれぞれ接続した受光素子と、こ
の各受光素子の受光量に比例１ノだ出力を増幅した信号
をそれぞれ入力して上記ハウジングに作用する２方向の
加速度に対応しＩＣ出力をそれぞれ送出で−る信号処理
回路とからなり、１−記各受光用光フファイバは、上記
マイク］Ｊレンズ側端面をト記ハウジングに作用する加
速度が零のときに１−記名受光用光ファイバに入射する
上記反射板からの反射光の光量が等しくなるように同一
・円周上に配列した構造としてある点にある。
用光ファイバと、十記各光ファイバの一方の端面をそれ
ぞれ固定してあるフェルールと、このフェルールに近接
させて設けたマイク［］レンズと、このマイクロレンズ
の上記フェルールとは、反対側に対向させて設けた裏面
に弾性支持棒の一端が固定してある反射板と、上記弾性
支持棒の他端が固定してあるト記マイクロレンズと上記
フェルールとを収納固定するハウジングと、」−配送光
用光ファイバの他端に接続した受光素子と、上記各受光
用光ファイバの他端にそれぞれ接続した受光素子と、こ
の各受光素子の受光量に比例１ノだ出力を増幅した信号
をそれぞれ入力して上記ハウジングに作用する２方向の
加速度に対応しＩＣ出力をそれぞれ送出で−る信号処理
回路とからなり、１−記各受光用光フファイバは、上記
マイク］Ｊレンズ側端面をト記ハウジングに作用する加
速度が零のときに１−記名受光用光ファイバに入射する
上記反射板からの反射光の光量が等しくなるように同一
・円周上に配列した構造としてある点にある。
［実施例］
以下本発明を第１図〜第６図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
細に説明する。
第１図は本発明の光フアイバ２次元加速度センリーの一
実施例を示す全体構成説明図である。第１図において、
１は送光用光フン・イバ、２１・〜２ｎはぞれぞれ受光
用光ファイバ、３は光ファイバ１゜２１〜２ｎの一端が
それぞれ固定してあるフェルール、４はフェルール３に
近接させて設けた球レンズまたはロンドレンズからなる
マイクロレンズ。
実施例を示す全体構成説明図である。第１図において、
１は送光用光フン・イバ、２１・〜２ｎはぞれぞれ受光
用光ファイバ、３は光ファイバ１゜２１〜２ｎの一端が
それぞれ固定してあるフェルール、４はフェルール３に
近接させて設けた球レンズまたはロンドレンズからなる
マイクロレンズ。
５はマイクロレンズ４のフコルール３とは反対側に対向
さＶて設けた裏面に弾性支持棒６の一端が固定してある
反射板、７は弾性支持棒６の他端が固定１ノであるマイ
クロレンズ４とフェルール３とを収納固定してあるハウ
ジングである。
さＶて設けた裏面に弾性支持棒６の一端が固定してある
反射板、７は弾性支持棒６の他端が固定１ノであるマイ
クロレンズ４とフェルール３とを収納固定してあるハウ
ジングである。
Ｌ Ｅ Ｄや半導体レーザなどの発光索子８からの光が
走光用光ファイバ１を伝搬してマイクロレンズ４に入射
すると、この光はマイクロレンズ４によってほぼ平行光
どなり、反射板５によって反射されて再びマイクロレン
ズ４に入射Ｌノ、受光用光ファイバ２１〜２ｎの端部近
傍に実像を結ぶように光が集まり、受光用晃フン・イバ
２＋”□２ｎに入射して伝搬され、各受光用光フシ・イ
バ２１・〜・２ｒ）の他端にそれぞれ接続した受光素子
９１〜９ｎに受光される。受光素子９１〜９ｎ、ｒイれ
ぞれ光−電変換された電気出力はそれぞれ受光回路１０
１−１０ ｎで増幅処理され、それぞれ受光レベルに比
例した受光回路１０１〜Ｉｏｎの出力Ｖ＋〜■ｎは信号
処理回路１１に入力して処理され、信号処理回路１１か
ら加速度の直交Ｘ、ｙ方向成分に比例した出力Ｖｘ、Ｖ
Ｖが送出される。
走光用光ファイバ１を伝搬してマイクロレンズ４に入射
すると、この光はマイクロレンズ４によってほぼ平行光
どなり、反射板５によって反射されて再びマイクロレン
ズ４に入射Ｌノ、受光用光ファイバ２１〜２ｎの端部近
傍に実像を結ぶように光が集まり、受光用晃フン・イバ
２＋”□２ｎに入射して伝搬され、各受光用光フシ・イ
バ２１・〜・２ｒ）の他端にそれぞれ接続した受光素子
９１〜９ｎに受光される。受光素子９１〜９ｎ、ｒイれ
ぞれ光−電変換された電気出力はそれぞれ受光回路１０
１−１０ ｎで増幅処理され、それぞれ受光レベルに比
例した受光回路１０１〜Ｉｏｎの出力Ｖ＋〜■ｎは信号
処理回路１１に入力して処理され、信号処理回路１１か
ら加速度の直交Ｘ、ｙ方向成分に比例した出力Ｖｘ、Ｖ
Ｖが送出される。
弾性支持棒６シよ、一端が反射板５に、他端がハウジン
グ７に固定してあるので、ハウジング７に加速度が加わ
ると、第２図に示してあるように、弾性支持棒６が実線
の位置から点線の位置にたわみ、反射板５の角度が加速
度に比例してθだけ変化り゛る。この場合の比例定数は
、反射板５の質ωと弾性支持棒６の弾性率とによつＣ決
まる。このとき、反射光の角度は２０だり変化し、その
結果、結像位置が変化する。
グ７に固定してあるので、ハウジング７に加速度が加わ
ると、第２図に示してあるように、弾性支持棒６が実線
の位置から点線の位置にたわみ、反射板５の角度が加速
度に比例してθだけ変化り゛る。この場合の比例定数は
、反射板５の質ωと弾性支持棒６の弾性率とによつＣ決
まる。このとき、反射光の角度は２０だり変化し、その
結果、結像位置が変化する。
第３図は第１図の受光用光ファイバ２１〜２０のフェル
ール３への固定端面の配置の一実施例を示す５（１明図
ぐ、受光用光ファイバが４本の場合を例示してある。第
３図においては４心の受光用光）Ｉ・−メバ２１〜２４
が正方形配列としてあり、加速度が零で、反射板５の角
度０−０のどきｔｉｔ、送信用光フノノイバ１からの光
の反射光の実像が実線斜線部Ｉに示すように光フ＞フィ
バ２１〜２４のほぼ中心に−結ヒ、受光出力Ｖｔ ＝Ｖ
２ ＝Ｖ３ ＝Ｖ４となるように、受光用光ファイバ２
１〜２４の位置、マイクロレンズ４と反射板５の傾ぎを
調整ｌノーＣある。
ール３への固定端面の配置の一実施例を示す５（１明図
ぐ、受光用光ファイバが４本の場合を例示してある。第
３図においては４心の受光用光）Ｉ・−メバ２１〜２４
が正方形配列としてあり、加速度が零で、反射板５の角
度０−０のどきｔｉｔ、送信用光フノノイバ１からの光
の反射光の実像が実線斜線部Ｉに示すように光フ＞フィ
バ２１〜２４のほぼ中心に−結ヒ、受光出力Ｖｔ ＝Ｖ
２ ＝Ｖ３ ＝Ｖ４となるように、受光用光ファイバ２
１〜２４の位置、マイクロレンズ４と反射板５の傾ぎを
調整ｌノーＣある。
ここで、例えば、加速度がｙ方向に加えられると、像■
が破線で示す位飴まで動き、その結果受光出力Ｖ１〜■
４が変化する。この例で（，１、Ｖ２＝Ｖ４の関係は、
変わらないので、Ｖｘ ＝０となり、ＶＩ Ｖ３に応
じたｙ方向加速度山）ＩＶＶが得られる。加速度が任意
方向の揚台はＶ２Ｖ４．ＶＩＶＩに応じた×方向加速度
出力ｖｘ、ｙ方向加速度出力Ｖｙが得られる。ところで
、像Ｉの大さ゛さく、１、走光用光ファイバ１の索線径
（Ｔ’ｌ ７ Ｊ５よσクラッドの直径）や心数により
変えることができる。
が破線で示す位飴まで動き、その結果受光出力Ｖ１〜■
４が変化する。この例で（，１、Ｖ２＝Ｖ４の関係は、
変わらないので、Ｖｘ ＝０となり、ＶＩ Ｖ３に応
じたｙ方向加速度山）ＩＶＶが得られる。加速度が任意
方向の揚台はＶ２Ｖ４．ＶＩＶＩに応じた×方向加速度
出力ｖｘ、ｙ方向加速度出力Ｖｙが得られる。ところで
、像Ｉの大さ゛さく、１、走光用光ファイバ１の索線径
（Ｔ’ｌ ７ Ｊ５よσクラッドの直径）や心数により
変えることができる。
なお、第４図は受光用光ファイバの配置の他の実施例を
示づ第３図に相当する説明図で、第４図には受光用光フ
ァイバが３本で、受光用光フッ１イバ２１〜２３を正三
角形配列としてある。この場合は、受光出力Ｖｌ〜ｖ３
の処理によりｖ ｘ、 ｖ ｙを得ることかできる。
示づ第３図に相当する説明図で、第４図には受光用光フ
ァイバが３本で、受光用光フッ１イバ２１〜２３を正三
角形配列としてある。この場合は、受光出力Ｖｌ〜ｖ３
の処理によりｖ ｘ、 ｖ ｙを得ることかできる。
第５図は第１図のハウジング７の被検出対象物への同定
方法の一実施例を示り一斜視図で、第６図はそれの他の
実施例を示す斜視図である。第５図では、被検出対象物
のセンサ固定フランジ１３の表面に平行にハウジング７
が取り（＝Ｊけてあり、この基金は、固定面に平行な一
方向Ｘの加速度と固定面に直角な方向ｙの加速度を検出
゛Ｃ゛ぎる。、また、第６図では、センリー固定７ラン
ジ１３の表面に直角にハウジング７が取り伺りであり、
この場合は、固定面に平行な任意方向（例えば、互いに
直交するｘ、ｙ方向）の加速度を検出り゛する。
方法の一実施例を示り一斜視図で、第６図はそれの他の
実施例を示す斜視図である。第５図では、被検出対象物
のセンサ固定フランジ１３の表面に平行にハウジング７
が取り（＝Ｊけてあり、この基金は、固定面に平行な一
方向Ｘの加速度と固定面に直角な方向ｙの加速度を検出
゛Ｃ゛ぎる。、また、第６図では、センリー固定７ラン
ジ１３の表面に直角にハウジング７が取り伺りであり、
この場合は、固定面に平行な任意方向（例えば、互いに
直交するｘ、ｙ方向）の加速度を検出り゛する。
−１−記した本発明の実施例によれば、（１）１個のセ
ンサで同一地点における２方向の加速度を検出Ｃきる、
。
ンサで同一地点における２方向の加速度を検出Ｃきる、
。
（２）構造が簡単で・あり、耐環境性に優れ−（いる。
（３）Ｘ禿導ノイズの影響がなく、安定性、イ５、頼性
に優れＣいる。
に優れＣいる。
（４）被検出対象物への設置が容易である。
（５）各受光用光ファイバ２１〜２ｎの受光レベルの相
対値から加速度信号を得るようにしてあるから、発行索
子８の発光レベルの変動の影響を軽減できる。
対値から加速度信号を得るようにしてあるから、発行索
子８の発光レベルの変動の影響を軽減できる。
［発明の効果］
以上説明したよ−うに、本発明によれば、１個のセンサ
で全方向の加速度を検出することができ、かつ、構造が
簡単で、安定性、信頼性に優れているという効果がある
。
で全方向の加速度を検出することができ、かつ、構造が
簡単で、安定性、信頼性に優れているという効果がある
。
第１図は本発明の光フアイバ２次元加速度センサの一実
施例を示づ一金体構成説明図、第２図は第１図の動作原
理を説明するためのセンサ部の詳■１図（フェルールは
図示を省略し一〇ある〉、第３図は第１図の受光用光フ
ァイバの７エルールへの固定端面の配置の一実施例を示
づ゛説明図、第４図は第１図の受光用光ファイバの７エ
ルールへの固定端面の配置の他の実施例を示す説明図、
第５図。 第６図はそれぞれ第１図のハウジングの被検出対象物へ
の固定方法の一実施例を示す斜視図である１・・・送光
用光フンフィバ、２１〜２ｎ・・・受光用光ファイバ、
３・・・フェルール、４・・・マイク１１レンズ。 ５・・・反射板、６・・・弾性支持機、７・・・ハウジ
ング。 ８・・・発光素子、９１〜９ｎ・・・受光素子、１０ｔ
”□１０ｎ・・・受光回路、１１・・・信号処理回路。 １２・・・駆動回 苑２日 第３い
施例を示づ一金体構成説明図、第２図は第１図の動作原
理を説明するためのセンサ部の詳■１図（フェルールは
図示を省略し一〇ある〉、第３図は第１図の受光用光フ
ァイバの７エルールへの固定端面の配置の一実施例を示
づ゛説明図、第４図は第１図の受光用光ファイバの７エ
ルールへの固定端面の配置の他の実施例を示す説明図、
第５図。 第６図はそれぞれ第１図のハウジングの被検出対象物へ
の固定方法の一実施例を示す斜視図である１・・・送光
用光フンフィバ、２１〜２ｎ・・・受光用光ファイバ、
３・・・フェルール、４・・・マイク１１レンズ。 ５・・・反射板、６・・・弾性支持機、７・・・ハウジ
ング。 ８・・・発光素子、９１〜９ｎ・・・受光素子、１０ｔ
”□１０ｎ・・・受光回路、１１・・・信号処理回路。 １２・・・駆動回 苑２日 第３い
Claims (1)
- （１）送光用光ファイバと、３心以上の受光用光ファイ
バと、前記各光ファイバの一方の端部をそれぞれ固定し
てあるフェルールと、該フェルールに近接させて設けた
マイクロレンズと、該マイクロレンズの前記フェルール
とは反対側に対向させて設けた裏面に弾性支持棒の一端
が固定してある反射板と、前記弾性支持棒の他端が固定
してある前記マイクロレンズと前記フェルールとを収納
固定するハウジングと、前記送光用光ファイバの他端に
接続した発光素子と、前記各受光用光ファイバの他端に
それぞれ接続した受光素子と、該各受光素子の受光量に
比例した出力を増幅した信号をそれぞれ入力して前記ハ
ウジングに作用する２方向の加速度に対応した出力をそ
れぞれ送出する信号処理回路とからなり、前記各受光用
光ファイバは、前記マイクロレンズ側端面を前記ハウジ
ングに作用する加速度が零のときに前記各受光用光ファ
イバに入射する前記反射板からの反射光の光量が等しく
なるように同一円周上に配列しに構成としてあることを
特徴とする光ファイバ２次元加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14504184A JPS6123974A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 光フアイバ２次元加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14504184A JPS6123974A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 光フアイバ２次元加速度センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123974A true JPS6123974A (ja) | 1986-02-01 |
| JPH0324989B2 JPH0324989B2 (ja) | 1991-04-04 |
Family
ID=15376022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14504184A Granted JPS6123974A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 光フアイバ２次元加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123974A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340859C (zh) * | 2005-09-26 | 2007-10-03 | 西安交通大学 | 基于菲涅尔衍射微透镜的光学加速度传感器 |
| CH711448A1 (fr) * | 2015-08-25 | 2017-02-28 | Sercalo Microtechnology Ltd | Capteur d'accélération de type optique. |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14504184A patent/JPS6123974A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100340859C (zh) * | 2005-09-26 | 2007-10-03 | 西安交通大学 | 基于菲涅尔衍射微透镜的光学加速度传感器 |
| CH711448A1 (fr) * | 2015-08-25 | 2017-02-28 | Sercalo Microtechnology Ltd | Capteur d'accélération de type optique. |
| EP3136113A1 (fr) * | 2015-08-25 | 2017-03-01 | Sercalo Microtechnology Ltd. | Capteur d'acceleration de type optique |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0324989B2 (ja) | 1991-04-04 |
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