JPS61502077A - Improved fiber optic remote sensor - Google Patents

Improved fiber optic remote sensor

Info

Publication number
JPS61502077A
JPS61502077A JP60503088A JP50308885A JPS61502077A JP S61502077 A JPS61502077 A JP S61502077A JP 60503088 A JP60503088 A JP 60503088A JP 50308885 A JP50308885 A JP 50308885A JP S61502077 A JPS61502077 A JP S61502077A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
radiant energy
resonant element
resonant
vibrating
energy
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.)
Pending
Application number
JP60503088A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
オルセン,エベレツト オウ
ブラウン,クリストフアー アール
チイテイ,ゴードン ダブリユ
Original Assignee
ザ フオツクスボロ カンパニ−
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ フオツクスボロ カンパニ− filed Critical ザ フオツクスボロ カンパニ−
Publication of JPS61502077A publication Critical patent/JPS61502077A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/22Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects
    • G01K11/26Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using measurement of acoustic effects of resonant frequencies
    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01KMEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/024Means for indicating or recording specially adapted for thermometers for remote indication
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/10Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings
    • G01L1/103Measuring force or stress, in general by measuring variations of frequency of stressed vibrating elements, e.g. of stressed strings optical excitation or measuring of vibrations
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0008Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
    • G01L9/001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of an element not provided for in the following subgroups of G01L9/0008
    • G01L9/0011Optical excitation or measuring
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0001Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means
    • G01L9/0008Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations
    • G01L9/0013Transmitting or indicating the displacement of elastically deformable gauges by electric, electro-mechanical, magnetic or electro-magnetic means using vibrations of a string
    • G01L9/0014Optical excitation or measuring of vibrations

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 改良された光フアイバ遠隔センサ 発明の背景 本発明に光ファイバによる通信及び測定装置の分野の光により励起し、振動する 共振素子装置に関する。[Detailed description of the invention] Improved fiber optic remote sensor Background of the invention The present invention relates to the field of optical fiber communication and measurement devices that are excited and vibrated by light. This invention relates to a resonant element device.

本発明を明確にしかつ理解を容易にするためにし・くつかの定義が必要である。Several definitions are necessary to clarify and facilitate understanding of the invention.

こごに用いられている「放射エネルギー」に、波長が1000又と1 Q O, 000又の間のコヒーレント及び非コヒーレントなエネルギーの両方を含み、特 に赤外線、紫外線、及び可視光のエネルギーを含む。このような放射エネルギー は、情報を運ぶ几めに改変され几放射エネルギー信号と区別するため「定常」又 は「持続波J (CW)と呼んでもよい。「変調]に、ここでに広く用いられ、 そし℃搬送波が別の信号の瞬時値と調和して変化するように搬送波の何らかの特 性を改変する過程を意味し、特に振幅変調を意味することを意図している。ここ で呼ばれている「定常」放射エネルギーは、本質的に一定の強度レベル、即ち、 強度における短期間の変化がなくかつ本質的に不変なスペクトル分布をもつ放射 エネルギーを指して〜・る。情報を運ぶ光信号について言及するとき、用語「遮 断され」及び「阻止され」が変調され九九についても、ま友変調示行われるメカ ニズムを指すのにも使用される。「流体」は、気体及び(又は)液体を含む。用 語「銀めっきされ」は、ここでは一般的に反射する金属被膜又はその均等物を言 う。「部分的に銀めっきされ」は、透過と反射の両特性をもつ被膜で、一方の他 方に対する比率が高いものを指すのに用いられる。用語「力」は、物体を動かし 、又はその運動を変更させることのできるどのような物理的なパラメータ又は現 象を指し、特に圧力及び圧力に変換し得る如何なるパラメータ又は現象を含む。The "radiant energy" used in this device has a wavelength of 1000 wavelengths and 1 Q O, It contains both coherent and incoherent energy between 000 and includes infrared, ultraviolet, and visible light energy. Such radiant energy are modified to carry information and are called "stationary" or "stationary" to distinguish them from radiant energy signals. may also be called continuous wave J (CW). Widely used here for modulation, Then some characteristic of the carrier wave is changed so that the carrier wave changes in harmony with the instantaneous value of another signal. is intended to mean a process of modifying the characteristics, and in particular amplitude modulation. here "Steady" radiant energy, referred to as Radiation without short-term changes in intensity and with an essentially invariant spectral distribution Refers to energy. When referring to optical signals that carry information, the term "interception" is used. The words "cut off" and "thwarted" are modulated, and the multiplication table is also shown in a friendly manner. Also used to refer to ism. "Fluid" includes gas and/or liquid. for The term "silver plated" generally refers to a reflective metallic coating or its equivalent. cormorant. "Partially silver plated" is a coating that has both transmission and reflection properties, one of which is transparent and reflective. It is used to refer to something that has a high ratio to the other. The term "force" is used to move an object , or any physical parameter or current that can change its motion. In particular, it includes pressure and any parameter or phenomenon that can be converted into pressure.

「モータ」はその広い意味に用いられ、即ち、ある目的物を動かす装置を言う。"Motor" is used in its broadest sense, ie, refers to a device that moves an object.

用語「変換器」は、エネルギーを一つの形態から他の形態に変換する装置を言い 、そしてここで「光電気変換器」及び「電気光変換器」の用語は、さらに特別に 、放射エネルギーを電気エネルギーに、ま几電気エネルギーを放射エネルギーに 変換するのに有用な装置を指している。「片持ばり」は、機械的又に他のセンサ で、はり要素がその一端に取り付けられて共振できる種類のものを言う。このよ うな片持はり要素は中空でもよく、この場合は「共振中空はり」要素又は構造と 呼ばれる。元ファイバを用いた通信及び工業プロセスの制御の利点がよく知られ てくるにつれて、所望の測定をし、そして測定情報を光フアイバ路で制御及び測 定場所へ戻す友めにセンサ設置位置への光ファイバを経由し几簡単な、安価でか つ信頼性ある低レベルの放射エネA/ギーの通信の種々の方法への重視が増加し ている。このようなプロセス制御システムの設計者達が直面している多くの問題 の中で、少ない数の低い光レベルの光路、及び得られ文測定情報が光フアイバ信 号の手段によって正確に通信できるようなやり方で正確かつ信頼性ある測定の実 施方法への要望がある。The term "converter" refers to a device that converts energy from one form to another. , and herein the terms "optoelectric converter" and "electro-optical converter" more particularly , convert radiant energy into electrical energy, convert electrical energy into radiant energy Refers to a device useful for converting. ``Cantilever'' is used for mechanical or other sensors. This refers to the type of beam with a beam element attached to one end that can resonate. This way The eel cantilever element may be hollow, in which case it is considered a "resonant hollow beam" element or structure. Called. The benefits of using original fiber for communication and industrial process control are well known. As time progresses, the desired measurements are taken and the measurement information is transmitted through the optical fiber path for control and measurement. Returning the sensor to its fixed location via optical fiber is a simple and inexpensive method. There is increasing emphasis on various methods of reliable low-level radiant energy communication. ing. The many problems faced by designers of such process control systems A small number of low light level optical paths and the resulting light measurement information are to perform accurate and reliable measurements in such a way that they can be accurately communicated by means of There are requests for implementation methods.

緊張し友電線の共振周波数に電線の張力の関数であることはよく知られている。It is well known that the resonant frequency of a tense Yuden wire is a function of the wire tension.

′!た、力測定機器はこの関係に基い℃いることも認識されており、米国特許第 4.329,775号のように、未知の力で引張りながら電線を振動させて、振 動周波数を測定している。同様に、振動し℃いる中空はり構造物の内部に圧力変 化を生じさせ、その共振周波数をこの圧力変化との関係で変化させることも知ら れている。光フアイバ技術の分野では、2つの整列しt光フアイバ要素の間の光 の通路を周期的なやり方で部分的に阻止する振動している要素は、第2の光フア イバ要素に沿って通る光を「遮断」することが知られている。′! It has also been recognized that force-measuring devices can be based on this relationship, and U.S. Patent No. 4. As in No. 329,775, the electric wire is vibrated while being pulled by an unknown force. The dynamic frequency is being measured. Similarly, a pressure change occurs inside a vibrating hollow beam structure. It is also known that the resonant frequency changes in relation to this pressure change. It is. In the field of fiber optic technology, light between two aligned fiber optic elements is The vibrating element partially blocks the passage of the second optical fiber in a periodic manner. It is known to "block" light passing along a fiber element.

定常光線は第1の光ファイバを下って指向され、変調(例えば、音響的に)され 、そして第2の元ファイバを経由してその光源に隣接した点に戻ることができる ことも知られている(米国特許第4.345,482号及び第4,275.29 5号)。脈動する光を第1の光ファイバを通って送ることにより振動電線要素を 駆動し、定常光線を第2の光フアイバ要素を通つ1その振動がその定常光線を変 調する点へ送り、そして変調された光を第6の光フアイバ要素路に沿って反射し て戻すことにより振動の周波数が検出されることが極く最近主張されている。こ の変調周波数は次に測定されることになる。振動している電線の張力を変えると 戻ってくる元エネルギーに電線の張力に従って規則的に変化する〔ジョーンズ、 ビー・イー・及びジー・ニス・フィリップ、「力測定の几めの光フアイバリンク をもつ振1986年9月〕 ジョーンズとフィリップの提案は第2図に示されている。彼等が示唆した装置で は、細い電線がアンカー柱と圧力ダイヤフラムの間に張られている。この電線は 永久磁石の両極の間に配置されそして電線の2つの結節点は整合変圧器を経てホ トダイオード1に電気的に接続される。もし強度が交番する光が光ファイバを通 ってホトダイオードに進み、そして電線を通って交流が流れると、電線はその電 流と磁界によって画定される平面内で強度の変動の周波数と等しい周波数で動揺 する。電線の運動は、運動の平面内に平行にかつ隣接して置かれる2つの光ファ イバによって感知される。The stationary light beam is directed down the first optical fiber and modulated (e.g., acoustically). , and can return to a point adjacent to its source via a second source fiber. It is also known (U.S. Pat. Nos. 4,345,482 and 4,275.29) No. 5). a vibrating wire element by sending pulsating light through a first optical fiber; 1 whose vibration modifies the steady ray of light through a second optical fiber element. modulated light and reflect the modulated light along a sixth optical fiber element path. Very recently it has been claimed that the frequency of vibrations can be detected by child The modulation frequency of will then be measured. Changing the tension of a vibrating wire The original energy that returns changes regularly according to the tension of the wire [Jones, B. E. and G. Niss Philippe, “Refined optical fiber links for force measurement. September 1986] Jones and Philip's proposal is shown in Figure 2. With the device they suggested A thin electrical wire is strung between the anchor post and the pressure diaphragm. This wire is The two nodes of the wire are placed between the poles of the permanent magnet and connected to the host via a matching transformer. electrically connected to the diode 1. If light with alternating intensities passes through an optical fiber, goes to the photodiode, and when alternating current flows through the wire, the wire Fluctuations at a frequency equal to the frequency of intensity fluctuations in the plane defined by the current and magnetic field do. The motion of the wire is caused by two optical fibers placed parallel and adjacent in the plane of motion. Sensed by Iva.

これら2つの元ファイバの第1のものは制御ユニット内のLl (発光ダイオー ド)2から通常は一定強度の光が供給され、そしくこの光は感知ヘッドの所でフ ァイバを出て電線を照射する。いくらかの光は反射して第2のファイバに入り制 御ユニットに戻る。この戻つ次光の強度はファイバ端と相対的な電線の位置の関 数である。従って、電線が振動すると、振動と同相な交番する光の強度は第2の ファイバによって制御ユニットへ戻る。この信号に制御ユニットで電気的に増幅 され、そしてこの電気的出力の一部は電線と同相でカ・つ共振してLED lを 駆動するのに用いられ、第3の光ファイバはこの同相の光信号を感知ヘッドへ運 び、その場所でこの元信号は振動!維持するため振動駆動動力に変換される。The first of these two original fibers is connected to Ll (light emitting diode) in the control unit. (2) usually supplies light of constant intensity, and this light is filtered at the sensing head. Exit the fiber and irradiate the wire. Some light is reflected and enters the second fiber. Return to your unit. The intensity of this returning light is a function of the position of the wire relative to the fiber end. It is a number. Therefore, when the wire vibrates, the intensity of the alternating light that is in phase with the vibration is the second Return to control unit by fiber. This signal is electrically amplified by the control unit. A part of this electrical output resonates in phase with the wire and lights up the LED. A third optical fiber carries this in-phase optical signal to the sensing head. The original signal vibrates at that location! It is converted into vibration driving power for maintenance.

これら及び従来の光フアイバ手段による遠隔検知及び通信の方法に一般に、多数 の光通路、複雑な回路、及び(又は)共振部材のための独立の振動エネルギー源 を必要とする。These and other methods of remote sensing and communication by conventional fiber optic means generally include independent vibrational energy sources for optical paths, complex circuits, and/or resonant components Requires.

発明の要約 本発明は、単一の定常放射エネルギービームは振動又は共振要素によって同時に 遮断されかつ反射されることができるという発見に関する。Summary of the invention The present invention provides that a single stationary radiant energy beam is simultaneously generated by a vibrating or resonant element. Concerning the discovery that it can be blocked and reflected.

本発明は、定常放射エネルギービームを第1の伝達通路に沿って振動共振要素に 隣接して位置する放射エネルギー検知変換゛累子へ指向し、これにより共振要素 は、その共振要素に打ち当る放射エネルギーの通路を周期的に少なくとも部分的 に遮断し、共振要素か放射エネルギーの通路を遮断すると定常放射エネルギーの 一部は反射し℃同じ伝達通路に沿つ℃逆方向に戻り、そして検知された放射エネ ルギーが共振要素に振動を維持させるように利用することを企図している。即ち 、共振要素が放射エネルギー源を遮断していない期間中は、エネルギーは光エネ ルギー・電気エネルギー変換器に到達することができ、変換器出力で電流音発生 する。The present invention directs a steady radiant energy beam along a first transmission path to a vibratory resonant element. Radiant energy is directed to an adjacently located sensing transducer, thereby resonating the element. periodically at least partially directs the path of radiant energy striking its resonant element. If the path of the resonant element or the radiant energy is blocked, the steady radiant energy Some is reflected back in the opposite direction along the same transmission path, and the detected radiant energy The idea is to use the resonant element to maintain vibration. That is, , during periods when the resonant element is not blocking the radiant energy source, the energy is energy can reach the electrical energy converter, and the current sound is generated at the converter output. do.

電流は、共振要素の振動を開始させそれを維持する九め公知の原理に従って位相 が偏移され使用される。The current is phased according to the well-known principle of initiating and maintaining the vibration of the resonant element. is shifted and used.

本発明の振動部の振動電線又はリポ/型式においては、移相された電流は公知の 電磁気の法則に従って磁界中に吊るされ次緊張しに電線又はIJ &ン要素の端 に加えられて電線又はリボンに振動を始めさせそして電線又はリボンの共振周波 数で振動を続ける。これに代つ℃共振中空はり型式では、変換器出力に移相され 、振動を開始し維持するため電気−機械エネルギー変換器へ印加される。周期的 に反射される放射エネルギーは共振要素の振動周波数に同期してその強さが変化 する。In the vibrating wire or lipo/type of vibrating part of the present invention, the phase shifted current is According to the laws of electromagnetism, the end of a wire or IJ element is suspended in a magnetic field and then tensioned. is applied to cause the wire or ribbon to start vibrating and to increase the resonant frequency of the wire or ribbon. Continue to vibrate with numbers. An alternative, °C resonant hollow beam type, provides a phase-shifted signal at the converter output. , is applied to the electro-mechanical energy converter to initiate and maintain vibration. Periodic The intensity of the radiant energy reflected by the resonant element changes in synchronization with the vibration frequency of the resonant element. do.

振動性の反射放射エネルギーの検知可能部分を第1の定常放射エネルギー通路か ら第2の通路に沿って遠隔検知器へ向うように偏向させる装置を含ませることに より、振動性の放射エネルギーの周波数(従って共振要素周波数)を従来の装置 により決゛定することができる。共振要素に力を加えてその周波数を力の大きさ に関係して変化させるとその力の遠隔測定が可能となる。The detectable portion of the oscillatory reflected radiant energy is connected to the first stationary radiant energy path. including a device for deflecting the remote detector along a second path from the remote detector toward the remote detector; The frequency of the oscillatory radiant energy (and therefore the resonant element frequency) is lower than that of conventional equipment. It can be determined by Apply a force to a resonant element and change its frequency to the magnitude of the force If the force is varied in relation to the force, it becomes possible to measure the force remotely.

勿論、物理的現象又はパラメータを上述のように加えられる力に変換することに より種々の物理現象の測定ができる。共振要素として使用するのに適し九細長い 部材の例としては、緊張され九電線又はリボン要素、二重又は単片の音叉、ペル ー他の片持にり構造物、及び二重片持はり装置がある。Of course, in converting a physical phenomenon or parameter into an applied force as described above, It is possible to measure various physical phenomena. Nine elongated lengths suitable for use as resonant elements Examples of members include taut wire or ribbon elements, double or single piece tuning forks, pels. - There are other cantilever structures and double cantilever devices.

より多くの情報を符号化して伝達するために、光フアイバ通路へ入力される定常 放射(又は光)エネルギーは、広い又は特別に制限され九スペクトルの何れのも のでもよ<、tye、振動要素から戻る光も広いか又は特別に制限され九スペク トルのものでもよく、従って・単一の通路に沿った情報の伝達において大きな融 通性る限定され几空間内に置かれた少なくとも一対の別個の共振器を含み、各共 振器は異なった物理的パラメータを測定するように構成される。2個の共振器と 単一の元ファイバ通路とで定常エネルギーは両方の振動する共振器へ伝達され、 そして各々の反°射され次光の部分は異なった波長で濾波されそして組み合わさ れて同じ単一光ファイバ通路に沿って復号器へ戻る。この濾波は、従来のフィル タ又は共振器に取り付けられそして波長の制限された光エネルギーを光ファイア 々通路にそって反射させるように位置しに多層被膜反射要素により行うことがで きる。ここで用いられる「多層被膜」は、特定の屈折率をもつ誘電物質の多数の 層からできている被膜である。このような被膜は、これら層の配列に依存してス ペクトル的に高域、帯域、又は低域通過℃もよく、これらの選択は通常の光学技 術者の熟練度の範囲内である。復号器では、より短い波長エネルギーをより長い 波長エネルギ・−から分離するためにビームスプリッタ(又はその均等m>を用 いることができる。感知された物理的パラメータを表示するために、次に振動周 波数が測定できる。多数の同様な多用途構成を利用することができ、これらの組 合せは、測定すべき物理的パラメータの異なった種類によつ℃のみ制限され、ま 九その数にそれぞれの放射エネルギー波長を区別して識別する能力によってのみ 制限される。本発明に従つ次単−光ファイバ通路上のいくつかの組合せ用途には 、周波数及び範囲外の表示、位置及びリミットストップ、局地又は遠隔温度及び 圧力、圧力及び(又は)差圧及び温度のような他の変数、及び特定の構成におい て要求されるその他のものが含まれる。Constant input into the fiber optic path to encode and transmit more information Radiant (or light) energy can be in any of a wide or specially restricted spectrum. Therefore, the light returning from the vibrating element may also be wide or specially restricted to nine spectra. It may also be possible to have a large amount of flexibility in transmitting information along a single path at least one pair of separate resonators located within a common confined space, each resonator The shaker is configured to measure different physical parameters. with two resonators With a single original fiber passage, steady energy is transferred to both vibrating resonators, Each reflected portion of light is then filtered and combined at a different wavelength. and return to the decoder along the same single optical fiber path. This filtering is similar to traditional filters. optical fire This can be done with multilayer coated reflective elements positioned to provide reflection along each path. Wear. The ``multilayer coating'' used here refers to a large number of dielectric materials with a specific refractive index. It is a coating made up of layers. Such coatings depend on the arrangement of these layers. Spectrally high-pass, band-pass, or low-pass degrees Celsius are also good, and these selections can be made using normal optical techniques. It is within the skill level of the caster. The decoder converts shorter wavelength energy into longer Use a beam splitter (or its equivalent m>) to separate the wavelength energy from I can be there. To display the sensed physical parameters, the vibration frequency is then Wave numbers can be measured. Many similar versatile configurations are available, and these The combination is limited only to °C depending on the different types of physical parameters to be measured; Only through the ability to distinguish and identify each radiant energy wavelength in that number limited. Some combination applications on a single fiber optic path according to the present invention include: , frequency and out-of-range indication, position and limit stops, local or remote temperature and pressure, pressure and/or other variables such as differential pressure and temperature, and in a particular configuration. This includes any other items required by the company.

従って、信号が使用され又は観察される場所から遠隔の場所での一つ又はそれ以 上の物理的現象を測定し、これによりその測定信号は殆と総ての通常の環境によ る妨害に対して免疫又は抵抗性がある測定方法を提供することが本発明の利点あ る目的である。Therefore, at one or more locations remote from where the signal is used or observed. physical phenomena such that the measured signal is sensitive to almost all normal environments. It is an advantage of the present invention to provide a measurement method that is immune or resistant to interference caused by The purpose is to

本発明の一つの利点は、振動源エネルギーと共振する振動信号の両方を運ぶため に単一の光フアイバ通路が使用できることである。One advantage of the present invention is that it carries both the vibration source energy and the resonant vibration signal. A single fiber optic path can be used.

本発明の他の利点は、数多くの種類の物理的パラメータが容易かつ正確に測定で きることである。Another advantage of the present invention is that many types of physical parameters can be easily and accurately measured. It is possible.

本発明のさらに他の利点は複数の信号情報エネルギー及び振動源エネルギー乞単 −の光77479通路へ運ぶ能力があることである。Yet another advantage of the present invention is that multiple signal information energy and vibration source energy sources can be used together. - It has the ability to transport light to the 77479 path.

本発明の他の利点は、光ファイ/々により運ばれる符号化された通信は放射エネ ルギーレベルには大きく依存しないので、広い帯域の光振幅雑音が存在しても少 なくとも最小の適当なエネルギーレベルで良好な測定が可能なことである。Another advantage of the present invention is that coded communications carried by optical fibers are Since it does not depend greatly on the energy level, even if there is wideband optical amplitude noise, the At least a good measurement can be made at a minimum suitable energy level.

本発明の他の利点は効果的に全体の隔離がされ無線周波妨害(RF工)がないこ とである。Another advantage of the present invention is that there is effective overall isolation and no radio frequency interference (RF interference). That is.

他の利点は、接地ループ電流を生じるセンサ場所と制御空間の導電性通路を除去 することである。Another benefit is the elimination of conductive paths in the sensor location and control space that create ground loop currents. It is to be.

本発明の他の利点に、厳密な電磁パルスエネルギーZ制御システムの電子機器及 び制御部分へ運ぶ電気導体につい℃のI心配を著しく減少させることである。Other advantages of the present invention include the electronics and The purpose of this is to significantly reduce the temperature concerns associated with electrical conductors that carry electrical conductors to and from control parts.

ここに開示され九本発明の他の利点は、危険な環境において電流に関連し几爆発 の危険がないことである。Another advantage of the nine inventions disclosed herein is the prevention of electrical explosions associated with electric current in hazardous environments. There is no danger of

本発明のさらに他の利点に、落雷により生じる障害がないことである。Yet another advantage of the present invention is that there are no disturbances caused by lightning strikes.

開示された本発明の一実施例の利点は、光学的又に電気的接続の何れにも適合さ せることが極めて容易であり、新しい技術を古い制御機器に適合させそして(又 は)電気的と光のエネルギー技術7統合又は組合せることにおいてより多くの多 面性があることである。An advantage of one embodiment of the disclosed invention is that it is suitable for either optical or electrical connections. It is very easy to adapt new technology to old control equipment and (or ) electrical and optical energy technologies 7 more and more in integrating or combining There is a certain aspect to it.

本発明のさらに他の利点は、極めて少ない通路での多重信号伝送のために光信号 に容易に多重化できることである。Yet another advantage of the present invention is that optical signals can be can be easily multiplexed.

ここに開示された本発明のさらに他の利点は、機動性の共振要素部分は確実に自 己開始するという事実に存する。Yet another advantage of the invention disclosed herein is that the mobile resonant element portion is reliably self-sustaining. It consists in the fact that it is self-initiated.

本発明のさらに他の目的は、腐蝕性環境のような困難な環境条件の下での動作に 容易に適合できることである。Yet another object of the present invention is to provide for operation under difficult environmental conditions, such as corrosive environments. It should be easy to adapt.

本発明の他の利点は、その簡単な構想の設計特性に関し、これでは高価な、複雑 な、固有的に信頼性の低い回路は安価に、簡単に、そしく信頼性をもって取り換 ることができる。Another advantage of the present invention relates to its simple concept design feature, which would otherwise be expensive or complex. Inherently unreliable circuits can be replaced cheaply, easily, and reliably. can be done.

本発明のさらに他の利点は、通路損失(光ファイバ曲げ損失のような)に起因し て導入される測定誤差は避けられるが、それは測定が周波数に基いているからで ある。Yet another advantage of the present invention is that path losses (such as optical fiber bending losses) The measurement errors introduced by be.

本発明の他の特に有利な目的は、振動乞開始させ又は維持するために遠隔の測定 場所において局地的エネルギー源の必要がないことである。Another particularly advantageous object of the invention is to provide remote measurement for initiating or maintaining vibrations. There is no need for a localized energy source at the location.

本発明の他の利点は、容易かつ経済的に製作し、較正し、設置し、そして日常の 動作乞させうろことである。Other advantages of the present invention are that it is easy and economical to fabricate, calibrate, install, and use on a daily basis. It's a scale that makes you want to move.

本発明の他の利点は、光学的であるので現地のセンサは最小限の電子的内容をも ち、即ち、センサユニットにはシリコンを用い定増幅装置を必要としないことで ある。Another advantage of the invention is that because it is optical, the on-site sensor has minimal electronic content. In other words, the sensor unit is made of silicon and does not require a constant amplification device. be.

本発明のこれ以上の目的及び利点は、添付の図面と共に次の詳細な好ましい及び 代りの実施例の記載から自ら明らかである。Further objects and advantages of the invention will be apparent from the following detailed preferred and preferred embodiments taken together with the accompanying drawings. This is self-evident from the description of the alternative embodiments.

図面の簡単な説明 ここに開示され九本発明の多くの特徴は、その一部ン形成するいくつかの図面を 考察することにより明らかになるであろう。実線の矢印は定常又はCW元エネル ギーの進行の方向を示し、一方点線の矢印は脈動又は変調された光の方向を示す 。総ての図面において、同様な参照符号は対応する部分を示している。Brief description of the drawing The many features of the nine inventions disclosed herein are illustrated in the drawings which form part of them. This will become clear through consideration. Solid arrows indicate stationary or CW original energy The dotted arrows indicate the direction of the pulsating or modulated light, while the dotted arrows indicate the direction of the pulsating or modulated light. . Like reference symbols indicate corresponding parts in all the drawings.

第1図は本発明の簡単化したブロック図、第2図は近似している発明で趣旨的に 行われる関連作業の状態7示す基本的図、 第3図は本発明の基本的共振電線振動子センサ部分の簡単化した図、 第4図は本発明の基本的共振中空はり振動子センサ実施例の簡単化した図、 第5図は出願人の発明の代りの実施例による双振動子センサの簡単化した図、 第6図に本発明で用いることのできる放射エネルギ一部分のスペクトル分布乞示 しまfc2つの分離した利用可能な帯域曲線を示し、 第7図は本発明の受圧器構成の簡単化した図、第8図は本発明の温度補償された 圧力センサ構成の簡単化した図、 第9図は本発明による温度センサの簡単化し元図、第10図に本発明の簡単なロ ードセル構成の図、第11図に共振中空はり温度センサを示し、第12図は、本 発明の本発明の代りの実施例の簡単化し元図で、電気的スイッチがセンサと組み 合わされて連合しており、 第1′5図は実施例の簡単化した図で、ここでは光学的又は電気的駆動が使用で き、 第14図は、本発明の好ましい実施例における信号と帰還電流との正しい関係及 び正しくない関係を示すタイミング図である。Figure 1 is a simplified block diagram of the present invention, and Figure 2 is an approximation of the invention. A basic diagram showing the status 7 of the related work to be done, FIG. 3 is a simplified diagram of the basic resonant wire vibrator sensor part of the present invention; FIG. 4 is a simplified diagram of a basic resonant hollow beam transducer sensor embodiment of the present invention; FIG. 5 is a simplified diagram of a twin oscillator sensor according to an alternative embodiment of applicant's invention; Figure 6 shows the spectral distribution of a portion of the radiant energy that can be used in the present invention. shimafc shows two separate available bandwidth curves, FIG. 7 is a simplified diagram of the pressure receiver configuration of the present invention, and FIG. 8 is a simplified diagram of the pressure receiver configuration of the present invention. A simplified diagram of the pressure sensor configuration, FIG. 9 is a simplified original diagram of the temperature sensor according to the present invention, and FIG. 10 is a simplified diagram of the temperature sensor according to the present invention. Figure 11 shows the resonant hollow beam temperature sensor, and Figure 12 shows the cell configuration. 2 is a simplified illustration of an alternative embodiment of the invention in which an electrical switch is assembled with a sensor; FIG. united and united, Figure 1'5 is a simplified diagram of an embodiment in which optical or electrical drive can be used. tree, FIG. 14 shows the correct relationship between signals and feedback currents in a preferred embodiment of the invention. FIG. 4 is a timing diagram showing incorrect relationships.

好適実施例の説明 図面、特に第1図Z参照すると、改良され九九ファイバ遠隔センサ装置10が示 され、これは放射エネルギー供給源装yIL19、定常(又はCW)放射エネル ギー通路11、ビーム偏向装[12で例えば逆ビーム偏向/スゾリツタ13’2 含み、双方向放射エネルイー通路14、偏向された脈動放射エネルギー通路15 、力変換装置16及び力を振動子装置120へ運ぶ伝達装置1T1及び信号検出 装置18を含んでいる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Referring to the drawings, and in particular to FIG. 1Z, an improved multiplication fiber remote sensor device 10 is shown. This is a radiant energy source device yIL19, a constant (or CW) radiant energy 11, a beam deflection device [12, for example, a reverse beam deflection/spooler 13'2 including a bidirectional radiant energy path 14 and a deflected pulsating radiant energy path 15 , a force transducer 16, a transmission device 1T1 that conveys the force to the transducer device 120, and a signal detection A device 18 is included.

この開示の几めに、エネルギー供給源装置19は放射エネルギーの定常供給源で 約1.000 Xから10 G、0005.の波長範囲内で発生されるコヒーレ ント又は非コヒーレントの光乞含む。用語「光」はこの開示においては、上に特 定し友波長範囲内のより一般的な用語「放射エネルギー」を示す几めに用いても よい。この定常エネルギーは、この開示の目的のため、オン・オフ、変調された 、脈動する、又は遮断されたエネルギーから区別するため定常又は持続波(CW )として識別される。第1図において、このCWエネルギーは定常放射エネルギ ー通路11の中に結合され、この通路は単一の光フアイバ光ガイド又は均等物で よい。後で述べるビーム偏向装置12は物理的な大きさの測定場所から遠隔の便 利な制御位置に通路11に沿って置かれる。通路11は光エネルギーを導く几め 第1の位置で偏向装置12に入り、そして双方向放射エネルイー通路が偏向装[ 12の第2の位置からその光エネルギーを導き出す。再び、通路14は単一の光 フアイバ光ガイド又は均等物である。通路14はCW光エネルギーZ1共振周波 数要素を含む振動子装置20の中へ導くが、これについてはより完全に以下に説 明する。力変換装置16は測定すべき物理的大きさを効率よく機械的力に変換し 、これに振動子装置120の共振周波数要素に加えられる。公知の技術の多くの 設計の中から力変換装置を選択することは熟練技術者の能力の範囲内でありま九 測定すべき物理的現象に依存して変る。簡単に述べると、順次の通路11及び1 4乞経由して受けられるCW光は、光として反射されその強度は測定される物理 的パラメータに依存し危局波数で変化し、そして通路14に沿って偏向装置12 内に置かれ友逆ビームスプリッタ13に渡される。ビームスプリンタ13は、光 が第1の方向からそれに伝搬してきたときは通過させそして逆方向から伝搬され た光の一部を偏向させるためのどのような公知の装置でもよい。偏向されに可変 強度(又は脈動する)の光は通路15に沿って信号検出装置18へ導かれる。検 出センサ18は、光エネルギー・電気エネルギー変換器で、ホトダイオード、光 起電力セル又は要素、又はこれらの均等物を含む数個の光センサのどれでもよい 。For purposes of this disclosure, the energy source device 19 is a steady source of radiant energy. Approximately 1.000X to 10G, 0005. coherence generated within the wavelength range of Contains non-coherent or non-coherent information. In this disclosure, the term "light" is used as specified above. The more general term ``radiant energy'' within the defined wavelength range can also be used to refer to good. This steady state energy is, for the purpose of this disclosure, modulated on and off. Steady or continuous wave (CW) to distinguish from pulsating, or blocked energy. ). In Figure 1, this CW energy is stationary radiant energy. - into the passageway 11, which passageway is a single fiber optic light guide or equivalent. good. The beam deflection device 12, which will be described later, is located remotely from the physical size measurement location. located along the passageway 11 at convenient control positions. Passage 11 is a guide for guiding light energy. The deflection device 12 enters the deflection device 12 in a first position and a bidirectional radiant energy path enters the deflection device [ The light energy is derived from the second position of 12. Again, passage 14 is a single light A fiber light guide or equivalent. Passage 14 is CW light energy Z1 resonance frequency into the transducer device 20, which includes several elements, which will be more fully described below. I will clarify. The force conversion device 16 efficiently converts the physical magnitude to be measured into mechanical force. , is added to the resonant frequency element of the transducer device 120. Many of the known techniques It is within the ability of the skilled engineer to select a force transducer from among the designs. It varies depending on the physical phenomenon to be measured. Briefly, sequential passages 11 and 1 The CW light that is received through the four channels is reflected as light and its intensity is measured in physics. the deflection device 12 along the path 14. The beam is placed inside the beam splitter 13 and passed to the reverse beam splitter 13. The beam splinter 13 is propagated to it from the first direction, it is passed through, and it is propagated from the opposite direction. Any known device for deflecting a portion of the light may be used. Deflected and variable The intense (or pulsating) light is directed along path 15 to signal detection device 18 . inspection The output sensor 18 is a light energy/electrical energy converter, and is a photodiode, light Can be any of several optical sensors containing electromotive force cells or elements, or their equivalents .

動作においては、CW光は単一の順次の通路11゜14に沿って振動子20へ渡 され、振動子20はCW光により動力が与えられる。この回路の詳細な説明は、 以下第6図及び第4図に関連してなされる。感知すべき物理的パラメータに関係 する力は力変換及び伝達装[16,17により振動子20内の共振要素に加えら れ可変周波数の脈動光(力に関係する)を通路14に沿って遠隔場所へ反射させ 、その場所で偏向され12゜13光通路15’に経由して検出器18へ入る。検 出器は、従って測定すべき物理的パラメータに関係した出力信号な作る。In operation, CW light is passed along a single sequential path 11° 14 to the transducer 20. The vibrator 20 is powered by CW light. A detailed description of this circuit can be found at The following description will be made with reference to FIGS. 6 and 4. related to the physical parameter to be sensed The force applied to the resonant element in the vibrator 20 by the force conversion and transmission device [16, 17] reflect a variable frequency pulsating light (related to force) along passageway 14 to a remote location. , at which point it is deflected and enters the detector 18 via the 12°13 optical path 15'. inspection The output device therefore produces an output signal related to the physical parameter to be measured.

第6図に移ると、ここには遠隔感知装置の一部である振動子装[2Gの基本的実 施例の簡単化し元図が示されている。振動子装置20の総ての必要な要素は含ま れ℃いるが、これらは特定の詳細及び構成ではなく概要を示す略図型式で示され 説明されていることに注意すべきである。このことは、当業者が彼等自身の特定 の要請に従って本発明の製作及び使用ができるようにするためである。Moving on to Figure 6, here is a transducer device that is part of the remote sensing device [the basic implementation of 2G]. A simplified original diagram of the example is shown. All necessary elements of the transducer device 20 are included. However, these are shown in schematic form to give an overview rather than specific details and configurations. It should be noted that what is being explained. This means that a person skilled in the art should be able to identify his or her own This is to enable the manufacture and use of the present invention in accordance with the requirements of the.

振動子装置20は、第1の端部支持構造物21、共振要素22、元ファイバ通路 終端23、放射エネルギー・電気エネルギー変換器24、絶縁体25、変圧器2 6又は均等物、移相装[27、電気的接続装置128、第2の端部支持構造物2 9、磁界源装置30,31、及び枠32を含む。The vibrator device 20 includes a first end support structure 21, a resonant element 22, and an original fiber passage. Termination 23, radiant energy/electrical energy converter 24, insulator 25, transformer 2 6 or equivalent, phase shifting device [27, electrical connection device 128, second end support structure 2 9, magnetic field source devices 30, 31, and a frame 32.

枠32は構成部品の組立てのため設けられ、そして堅固に作られている。枠32 には、共振要素22、端部支持構造vlJ21.29が取り付けられる。この例 では、リボン要素が共振要素22とし文用いられる。この代りに、他の形状又は 外形のものt用いてもよく、これらには電線、テープ、又ははり構造物Z含み、 これらは以下に述べるように異なった物理的構成を必要とする。共振要素22が 光t「遮断」jるとぎに光1反射てるために反射表面が含まれている。一方の端 部支持構造?!129は共振要素22の一端を枠32から電気的に隔離する九め 絶縁体25を含む。光通路14は共振要素22に隣接し7’(終端点23で終る 。放射エネルイー・電気エネルギー変換器24は共振要素22の反対側に置かれ 、そしてそれにより部分的に遮断される。変換器24は接続電線28を経由して 変圧器26に電気的に接続される。変圧器26の他方の巻線は、移相装置27へ の接続、及び共振要素22の両端へその絶縁された端及び枠32及び反対側支持 21を経由しての接続乞含んで(・る。磁石30.31は共振要素22に平行に かつその両側に等しく変位し′C,−・る。この例の丸めに、磁石30はN極で 磁石31はS極で、もし希望すれば、電磁気の法則χ正しく守り、磁界を逆にし てもよい。これらは共振要素22に垂直な磁界を作るように位置し、そしてこの 磁界はま几共振要素22における電流の流れの方向とも垂直でこれにより共振要 素22は放射エネルギー源(終端点23)及び変換器24の間に挟まれて前後に 動く。この構成にお(・て、変圧器26、位相安定器2T、接続電線28、及び 磁石30.31は、一般的に言えば、共振要素22の振動音生じさせる装置馨構 成する。A frame 32 is provided for assembly of the components and is rigidly constructed. Frame 32 Attached to the resonating element 22 is an end support structure vlJ21.29. This example In this case, a ribbon element is used as the resonant element 22. Alternatively, other shapes or External shapes may also be used, including wires, tapes, or beam structures, These require different physical configurations as described below. The resonant element 22 A reflective surface is included to "block" light t and reflect light 1 at the end. one end Part support structure? ! Reference numeral 129 denotes a ninth part that electrically isolates one end of the resonant element 22 from the frame 32. Insulator 25 is included. The optical path 14 is adjacent to the resonant element 22 and terminates at a termination point 7' ( . A radiant energy to electrical energy converter 24 is placed on the opposite side of the resonant element 22. , and is thereby partially blocked. The converter 24 is connected via a connecting wire 28 It is electrically connected to transformer 26 . The other winding of the transformer 26 is connected to a phase shifter 27. and its insulated ends to both ends of the resonant element 22 and the frame 32 and opposite support. The magnet 30.31 is connected parallel to the resonant element 22. and is equally displaced on both sides. To round off this example, magnet 30 is the north pole. Magnet 31 is the south pole, if you wish, you can follow the laws of electromagnetism χ correctly and reverse the magnetic field. It's okay. These are positioned to create a magnetic field perpendicular to the resonant element 22, and this The magnetic field is also perpendicular to the direction of current flow in the resonant element 22, which causes resonance. element 22 is sandwiched between a radiant energy source (termination point 23) and a transducer 24, and Move. In this configuration, the transformer 26, phase stabilizer 2T, connecting wire 28, and Generally speaking, the magnets 30, 31 are used as a device for generating the vibration sound of the resonant element 22. to be accomplished.

この機構は次のように説明される。終端点23に到着する放射エネルギーは光電 気変換器24を照射し、電圧乞発生し、これは変圧器26により低レベルに変え られる。移相回路27に、起動電流の位相角を偏移させ、要素22の振動周波数 範囲ン通じて0°を超えそして180°より小さく維持されるようにする(第1 4図もみよ)。移相回路21に、次のりアクタンスの少なくとも一つで形成され るインピーダンスであり、即ち、容量性、誘導性、及び(又は)抵抗性である。This mechanism is explained as follows. The radiant energy arriving at the termination point 23 is a photoelectric irradiating the air transducer 24 and generating a voltage drop, which is changed to a lower level by the transformer 26. It will be done. The phase shift circuit 27 shifts the phase angle of the starting current to adjust the vibration frequency of the element 22. remain above 0° and below 180° throughout the range (first (See also figure 4). The phase shift circuit 21 is formed with at least one of the following actances. The impedance associated with the signal is capacitive, inductive, and/or resistive.

移相された電流はリボン要素22の両端に加えられ共振要素22の周りに電磁界 乞発生する。電磁界と磁石30.31からのリボンの周りの固定磁界との相互作 用に起因し℃、共振要素22は磁界内で終端点23からの光線に垂直に動く。共 振要素が終端点23と光電気変換器24の間の放射エネルギーの通路乞遮断する ように動くと、ホトセルにより発生される電流が減少し、また共振要素22が放 射エネルギー通路を閉塞すると放射エネルギーは到着しているエネルギーの同じ 源通路に沿って反射して戻される。共振要素22が放射エネルギー通路乞十分に 遮断し電流の発生を本質的に停止させると、共振要素は張力によりその静止位置 の方に戻り、放射エネルギー通路?遮断しなくなり、モし℃同じ作用が反復され 振動が維持されることになる。A phase-shifted current is applied across the ribbon element 22 creating an electromagnetic field around the resonant element 22. Beggar occurs. Interaction of the electromagnetic field with the fixed magnetic field around the ribbon from magnet 30.31 Due to the temperature, the resonant element 22 moves within the magnetic field perpendicular to the beam from the termination point 23. Both The wave element blocks the passage of radiant energy between the termination point 23 and the opto-electrical converter 24. This movement reduces the current generated by the photocell and also causes the resonant element 22 to dissipate. When the radiant energy path is blocked, the radiant energy is equal to the arriving energy. It is reflected back along the source path. The resonant element 22 provides a sufficient radiant energy path. When interrupted, essentially stopping the generation of current, the resonant element will return to its resting position due to tension. Return to the radiant energy passageway? It is no longer blocked, and the same effect is repeated. The vibration will be maintained.

第4図は中空片持はり光ファイバ遠隔セ′ンサ装置40を示し、これは点線の箱 内に示す振動子装置20の代替の実施例を含む。この共振空胴センサは、定常( CW)放射エネルギー通路11、逆ビーム偏向スプリッタ13、双方向放射エネ ルギー通路14、偏向された脈動放射エネルギー通路15、力変換装置164、 力変換伝達装置11、信号検出装置18、放射エネルギー源装置19、光フアイ バ通路終端23、放射エネルギー・電気エネルギー変換器24、電気的相互接続 装置28、遮断子41、移相回路42、(中空)共振要素43、及び振動子装置 44を含む。FIG. 4 shows a hollow cantilevered fiber optic remote sensor device 40, which is shown in the dotted box. includes an alternative embodiment of the transducer device 20 shown in FIG. This resonant cavity sensor is a stationary ( CW) radiant energy path 11, reverse beam deflection splitter 13, bidirectional radiant energy energy passage 14, deflected pulsating radiant energy passage 15, force transducer 164, Force conversion and transmission device 11, signal detection device 18, radiant energy source device 19, optical fiber bar path termination 23, radiant energy to electrical energy converter 24, electrical interconnection Device 28, interrupter 41, phase shift circuit 42, (hollow) resonant element 43, and vibrator device 44 included.

こ、の構成において、力変換装置16に、圧力を測定するのに用いられるときは 共振中空はり要素43内に固有のものであり、圧力が力変換伝達装置1γにより 供給されると共振中空はり要素43を硬直させる(従ってその共振周波数を変化 させる)。振動子装置20の構成の細部に第3図とは僅かに異なっている。中空 は943の振動は振動子装置44により行われ、これfd圧[りIJスタル累子 、バイモルフセル(ロシェル塩のような2個のクリスタル素子で堅固に組み合わ されそして機械的変換器として作用するように構成される)、又は均等物のよう な電気−機械装置である。振動子?駆動するための交流又に脈動電気エネルギー は光電気変換器24から出るが、この変換器はホトセル、ホトダイオード、又は 均等物でよい。光フアイバ通路終端点23で放射エネルギーは隣接する変換器2 4へ指向される。終端点23と変換器24の間に介在し、そして少なくとも部分 的にその間の元通路を遮断しているのは、中空はり共振要素43の端に取り付け られた鏡面の、又は反射する遮断子41である。確実な振動のための正しい位相 関係7維持するため、変換器24の出力は、それが電気的相互接続装置28であ る電線2通って振動子43に供給される前に従来の移相回路42に送られる。移 相回路42は次のインピーダンスの少なくとも一つを含み、即ち、起動電流の位 相角の移相に要求されるような容量性、誘導性、及び(又は)抵抗性であり、こ れによりそれは要素43の周波数範囲を通じて00ヲ超しそして180°より小 さいままである。In this configuration, when the force transducer 16 is used to measure pressure, It is inherent in the resonant hollow beam element 43, and the pressure is caused by the force conversion and transmission device 1γ. When supplied, it stiffens the resonant hollow beam element 43 (thus changing its resonant frequency). ). The details of the configuration of the vibrator device 20 are slightly different from those shown in FIG. hollow The vibration of 943 is carried out by the vibrator device 44, and this , bimorph cell (two crystal elements tightly combined like Rochelle salt) and configured to act as a mechanical transducer), or equivalent. It is an electro-mechanical device. Vibrator? AC or pulsating electrical energy for driving exits the opto-electrical converter 24, which may be a photocell, photodiode, or Equivalents are fine. At the optical fiber path termination point 23 the radiant energy is transferred to the adjacent transducer 2 Directed to 4. interposed between the termination point 23 and the transducer 24, and at least partially What blocks the original passage between them is a hollow beam attached to the end of the resonant element 43. This is a mirror-like or reflective blocker 41. Correct phase for reliable vibration To maintain relationship 7, the output of converter 24 is connected to electrical interconnection device 28. It is sent to a conventional phase shift circuit 42 before being supplied to a vibrator 43 through an electric wire 2 . Transfer Phase circuit 42 includes at least one of the following impedances: capacitive, inductive, and/or resistive as required for phase angle shifting; This causes it to exceed 00° and less than 180° throughout the frequency range of element 43. It's still in its infancy.

振動子要素23.41.24,43及び44の物理的配置に、CW放射エネルギ ーが終端点23から変換器24上に指向され、そして電気信号が発生しこれは必 要により(上述tみよ)移相されそ1−で振動子装置44に供給され、これが電 気−機械的に共振中空はり要素43Yその安定した位置から動くようにさせる。The physical arrangement of the transducer elements 23.41.24, 43 and 44 has a CW radiant energy is directed from the termination point 23 onto the transducer 24 and an electrical signal is generated which is required. The phase is shifted depending on the point (see t above) and the signal is supplied to the oscillator device 44, which is used as an electric current. Air-mechanically causes the resonant hollow beam element 43Y to move from its stable position.

共振要素43の端に取り付けられているのは、共振要素43が電気−機械的に偏 向すると放射エネルギー通路乞遮断するtめに配置された遮断子41である。放 射エネルギーの遮断の間、遮断子の鏡面の又は反射する部分は放射エネルギーを 通路14に沿って反射して戻す。駆動動力の減少したこの期間の間、共振要素4 3は、十分な放射エネルギーが遮断子により通過が許されそして振動子駆動動労 音発生するため再び変換器に打ち当るまで、その安定した位置の方向に戻る。Attached to the end of the resonant element 43 is the resonant element 43 electro-mechanically biased. There is a blocker 41 disposed at the tth position that blocks the radiant energy passage when facing the direction. release During the interruption of radiant energy, the mirrored or reflective part of the interrupter absorbs radiant energy. It is reflected back along path 14. During this period of reduced drive power, the resonant element 4 3. Sufficient radiant energy is allowed to pass through the interrupter and the transducer drive effort is reduced. It returns toward its stable position until it hits the transducer again to generate sound.

振動は従って開始されそして共振中空はり要素の固有共振周波数に維持される。Vibration is thus initiated and maintained at the natural resonant frequency of the resonant hollow beam element.

中空はり空胴の中へ伝達装置11を通って導入される圧力(Pl)の変化は、中 空はりの剛性7変え、これにより振動周波数ケ変化させなお、第4図を参照する と、CW放射エネルギーの形態の入力は供給源装置19がら順次の通路11及び 14を通って終端点23へ供給される。遮断子41は、放射エネルギーの少なく とも一部を効率的に通路14(上述のように)に沿って逆ビーム偏向鏡13に反 射して戻すために反射装置ン含み、逆ビーム偏向鏡13は遮断子41により反射 された脈動放射エネルギー乞、振動子20の周波数を決定するため通路15を経 由して信号検出器18へ再指向する。The change in pressure (Pl) introduced into the hollow beam cavity through the transmission device 11 Change the stiffness of the empty beam by 7, thereby changing the vibration frequency, see Figure 4. and input in the form of CW radiant energy from source device 19 to sequential passages 11 and 19. 14 to the termination point 23. The interrupter 41 has low radiant energy. and a portion of the beam is efficiently reflected along path 14 (as described above) to reverse beam deflection mirror 13. The reverse beam deflection mirror 13 includes a reflector to reflect the beam and return it. The generated pulsating radiant energy is transmitted through passage 15 to determine the frequency of oscillator 20. The signal is then redirected to the signal detector 18.

本発明の一実施例は、第5図の二重振動子セ/す50により示されるやり方で単 一の光フアイバ通路上の複数の信号を使用することを含んでいる。二重振動子セ ンサ50のようなこれらの要素は、エネルギー源供給装[19、定常(CW)放 射エネルギー通路11、逆ビーム偏向鏡13、第1の双方向放射エネルギー通路 14、第1の偏向され几脈動放射エネルギー通路15、センサビームスプリッタ /結合器51、第2の双方向放射エネルギー通路52、第6の双方向放射エネル ギー通路53、第1のセンサ54及び第2のセンサ55、検出器ビームスプリッ タ56、第2及び第5の脈動放射エネルギー通路57及び58、第1及び第2の 検出器波長フィルタ59及び60.第1及び第2の検出器61及び62ならびに それらのそれぞれの第1及び第2の出力信号63及び64、それに第1及び第2 のセンサ波長フィルタ65及び66を含む。One embodiment of the present invention is simple in the manner illustrated by dual oscillator cell 50 in FIG. including the use of multiple signals on a single fiber optic path. Double oscillator center These elements, such as sensor 50, radiant energy path 11, reverse beam deflection mirror 13, first bidirectional radiant energy path 14. First deflected pulsating radiant energy path 15. Sensor beam splitter /combiner 51, second bidirectional radiant energy path 52, sixth bidirectional radiant energy energy passage 53, first sensor 54 and second sensor 55, detector beam splitter 56, second and fifth pulsating radiant energy passages 57 and 58, first and second Detector wavelength filters 59 and 60. first and second detectors 61 and 62 and their respective first and second output signals 63 and 64; sensor wavelength filters 65 and 66.

第5図の二重センサユニットにおいては、センサスプリンタ/結合器51は入力 の定常CW放射エネルギーをボー)Aで2つ(又はそれ以上)の放射エネルギー 信号に転換し、これらは別個の出力通路を通る。゛ ′(センサスプリッタ/結 合器51は下に詳細に述べも)スプリンタ/結合器の出力ボートB及びCは従っ て相互に分離している。双方向通路52及び53は放射エネルギーをセンサ54 及び55へ導く。各センサ54゜55には別個の波長フィルタ65.66が光フ アイバ通路52.53の端と鏡面の、又は反射する表面との間に配置されて示さ れている。(倍波長濾波の例は第7図に示されまた下に第7図に関連して説明す る。)1個別的なフィルタの代りに、共振要素/遮断子の鏡面の又は反射する領 域を1つ又はそれより多い極く薄い、波長に対し特有の感度の被膜で被覆し反射 される信号の波長?限定してもよい。各々の別個の濾波器要素65.66(又は 被覆された鏡面)は異なった波長に対して特定されており、戻される放射エネル ギーの波長ン限定する。センサ54及び55は前述の振動子20と同様であるが 、フィルタ65及び66(又は被覆された鏡面)が戻される放射エネルギーの波 長を限定し従って特定(そして異なった)波長が各センサ54.55に関連して いることのみ相違する。各々の検出器61.62の出力63.64は測定されて いる物理的大きさに関係している。In the dual sensor unit of FIG. 5, the sensor splinter/combiner 51 is Two (or more) radiant energies at A) signals and these pass through separate output paths.゛ (Sensor splitter/connection output ports B and C of the splinter/combiner (also described in detail below) are separated from each other. Bidirectional passages 52 and 53 transmit radiant energy to sensor 54. and leads to 55. Each sensor 54, 55 has a separate wavelength filter 65, 66 in the optical fiber. Ivar is shown disposed between the end of the passageway 52,53 and a specular or reflective surface. It is. (An example of double wavelength filtering is shown in Figure 7 and discussed below in connection with Figure 7. Ru. )1 Instead of a separate filter, a mirrored or reflective area of the resonant element/interceptor reflective area by coating it with one or more extremely thin coatings with wavelength-specific sensitivity. What is the wavelength of the signal? May be limited. each separate filter element 65.66 (or coated mirror surfaces) are specific for different wavelengths, and the radiant energy returned GEE WAVETON LIMITED. The sensors 54 and 55 are similar to the vibrator 20 described above, but , filters 65 and 66 (or coated mirror surfaces) return waves of radiant energy. A specific (and different) wavelength is associated with each sensor 54.55. The only difference is that there is. The output 63.64 of each detector 61.62 is measured It has to do with physical size.

ビームスプリンタ51は、1つのビームを2つ又はそれより多い別個のビームに 分ける光学的装置を表わしている。簡単なビームスプリッタの例としては次のも のが含まれる。1)光透過ガラスの薄板で、しばしばれ、ビームの一部を異なっ た方向にそらせるためある角度でビーム中に挿入されるもの、及び2)2個の直 角プリズムでそれらの斜辺の面が相互に接着され、2つの斜辺の面の1つが部分 的に反射するように被覆されてもよい。ビームがこれを通って通過するとビーム エネルギーのいくつかの部分がプリズム面の位置及び検知光の方向によって決定 される角度で偏向される。Beam splinter 51 splits one beam into two or more separate beams. represents an optical device for separating. An example of a simple beam splitter is: Includes: 1) A thin plate of light-transmitting glass that often bends and transmits a portion of the beam differently. 2) inserted into the beam at an angle to deflect it in the opposite direction; and 2) two straight In a square prism, their hypotenuse faces are glued together, and one of the two hypotenuse faces becomes a part. It may also be coated in a reflective manner. When the beam passes through this, the beam Some portion of the energy is determined by the position of the prism face and the direction of the detected light deflected at an angle.

も1つの太い光ファイバからのエネルギーを受け、太い光ファイバからのエネル ギーをいくつかの細いファイバの中に分けることができる。機能において上述の ものと同等な、公知の光又は放射エネルギースプリンタ及び(又は)スプリンタ /結合器のどのようなものも代替えすることができ、ここに記載した例は説明の 目的だけに挙げたものである。receives energy from one thick optical fiber, and receives energy from one thick optical fiber. energy can be split into several thin fibers. The functions mentioned above known optical or radiant energy splinters and/or splinters equivalent to /coupler can be substituted, and the examples given here are not for illustration purposes. It is mentioned for purpose only.

第6図に移ると、ここには工R(赤外線) LED (発光ダイオード)のスペ クトル分布曲線1oが示され、この上に、LKDのスペクトル出力内の放射エネ ルr−の2つの別々の波長の別個の帯域応答曲線71.72が重なっている。こ こに示された帯域曲線71.72は、多層放射エネルギー反射又は透過被膜の成 果である。反射被膜の使用はそれが放射エネルギーをより有効にするので好まし い。この場合、曲線11.γ2は、第5図59.60,65.66に示すような フィルタを通過した放射エネルギーのものである。さらに、選択性(即ち、狭い 応答曲線)は、共振要素に多層放射エネルギー反射鏡面被膜又は素子を設ゆ、こ れにより多数のセンサ戻り信号が単一の光フアイバ通路上にくるようにして達成 できる。Moving on to Figure 6, here is the space for the engineering R (infrared) LED (light emitting diode). The vector distribution curve 1o is shown, on which the radiant energy in the spectral output of the LKD The separate band response curves 71, 72 of two separate wavelengths of LE r- are superimposed. child The band curves 71 and 72 shown here are representative of the formation of multilayer radiant energy reflecting or transmitting coatings. It is a fruit. The use of a reflective coating is preferred as it makes the radiant energy more effective. stomach. In this case, curve 11. γ2 is as shown in Figure 5 59.60, 65.66 It is the radiant energy that has passed through the filter. In addition, selectivity (i.e. narrow (response curve) is obtained by providing a multilayer radiant energy reflecting mirror coating or element on the resonant element. This is accomplished by placing multiple sensor return signals on a single fiber optic path. can.

第7図は圧力センサ80の構想ン実施するための本発明の実施例を示し、これに は双方向放射エネルイー通路14、力変換伝達装置1Tでこの場合管又は配管の ような圧力伝達装置、共振要素22、光フアイバ通路終端23、放射エネルギー ・電気エネルギー変換器24、絶縁体25、変圧器26、移相装置2γ、電気的 相互接続装置2B、端部支持構造物29、磁界源装置(N極)30及び(S極) 31、枠32、強化及び(又は)補強された中心部83乞もっダイヤフラム81 、予荷重のばね82、第1の室84、圧力室85、仕切り86、及びボート88 を含む。FIG. 7 shows an embodiment of the present invention for implementing the concept of a pressure sensor 80. is a bidirectional radiant energy passage 14, a force conversion transmission device 1T, and in this case a pipe or piping. a pressure transmitting device such as a resonant element 22, an optical fiber passage termination 23, a radiant energy ・Electrical energy converter 24, insulator 25, transformer 26, phase shifter 2γ, electrical Interconnect device 2B, end support structure 29, magnetic field source device (N pole) 30 and (S pole) 31, frame 32, reinforced and/or reinforced central part 83, diaphragm 81 , preload spring 82 , first chamber 84 , pressure chamber 85 , partition 86 , and boat 88 including.

第7図の実施例において、共振要素22は端部支持構造物29とダイヤフラム8 1との間に張られた電°線又はリボンで、ダイヤフラム81は第1の室84を圧 力室85から密封する。ダイヤフラム81の中心部83は共振要素22乞取り付 けるために強化され、共振要素22はダイヤプラムを仕切り86から遠ざげてい る予荷重のはね82による張力下に維持される。共振要素22は光進路終端23 と変換器24の間に配置され、これら2つの間の通路乞少なくとも部分的に遮断 するようになつくいる。圧力P1は伝達装置11乞経由して圧力室85へ伝達さ れる。磁石30及び31は磁界を作り、この磁界により、共振要素22が電気的 に付勢されると、共振要素22はその中?流れる電流の方向と磁界の両方に垂直 な方向に永久磁石の両極面の間で前後に動く。In the embodiment of FIG. 7, the resonant element 22 includes an end support structure 29 and a diaphragm 8. The diaphragm 81 pressurizes the first chamber 84 with an electric wire or ribbon stretched between the The force chamber 85 is sealed. The center part 83 of the diaphragm 81 is equipped with a resonant element 22. The resonant element 22 is reinforced to keep the diaphragm away from the partition 86. is maintained under tension by a preload spring 82. The resonant element 22 is the optical path termination 23 and transducer 24 to at least partially block the passageway between the two. I'm so attached to it. The pressure P1 is transmitted to the pressure chamber 85 via the transmission device 11. It will be done. Magnets 30 and 31 create a magnetic field that causes resonant element 22 to become electrically When the resonant element 22 is energized within the ? perpendicular to both the direction of the flowing current and the magnetic field It moves back and forth between the pole faces of a permanent magnet in the same direction.

ある作動システムの中に構成されるときは、圧力センサ80のダイヤフラム81 には測定すべき物理的大きさを衣わす圧力P1がかかる。Plはダイヤフラム8 1を押し、そしてその中心部83は圧力P1に比例して共振要素22上の張力に 変化を生じさせ、従ってその共振周波数は圧力Plに関係して変化する。共振要 素は、遠隔の放射エネルギー供給源(図示なし)から通路14を経由し壬通路終 端点23へ導かれる放射エネルギーから引き出される電気信号によっである確定 できる周波数で揺動又は振動を生じる。放射エネルギー(これは光エネルギーの 形態でもよ(・)が変換器24に打ち当ると、共振要素22は変圧器26を経由 して電気信号を受け、この電気信号は共振要素22を、終端点23と変換器24 の間の光の通路に入ったり出たりして動かし7(磁石30.31により作られる 磁界の影響下で)、変換器24へ到達する1χ規則正しい速度で遮断し、その周 波数はダイヤフラム81によって共振要素22へ加えられる張力に依存する。共 振要素22は反射表面又はこれと同等のもの乞もつ金属のリボンである、リボン の共振周波数を帰還するために、光は遮断の間変調された様式で反射され元がそ れを通って到着した同じ通路14に沿って戻り、そして前述したように検知され る。外部7−ト88は計器圧力を測定するとき必要であり、また絶対圧力を測定 するときは、そのユニットは排気されそしてボート88は密封される。When configured in an actuation system, the diaphragm 81 of the pressure sensor 80 is subjected to a pressure P1 which affects the physical size to be measured. Pl is diaphragm 8 1, and its center 83 increases the tension on the resonant element 22 in proportion to the pressure P1. change and thus its resonant frequency changes in relation to the pressure Pl. Resonance required The energy is transmitted from a remote radiant energy source (not shown) via passage 14 to the end of passage 14. determined by the electrical signal derived from the radiant energy directed to the end point 23. It causes rocking or vibration at a frequency that can be used. Radiant energy (this is light energy When the waveform (・) hits the converter 24, the resonant element 22 passes through the transformer 26. receives an electrical signal which connects the resonant element 22 to the termination point 23 and the transducer 24. 7 (created by magnets 30.31) (under the influence of a magnetic field), interrupts with a regular speed of 1χ reaching the transducer 24, and its circumference The wavenumber depends on the tension applied to the resonant element 22 by the diaphragm 81. Both The vibration element 22 is a ribbon of metal having a reflective surface or equivalent. During the interruption, the light is reflected in a modulated manner to return the resonant frequency of the original source. and returns along the same path 14 through which it arrived and is detected as described above. Ru. External 7-88 is necessary when measuring gauge pressure, and also when measuring absolute pressure. When done, the unit is evacuated and the boat 88 is sealed.

本発明の装置は温度も測定できる。これはいろいろの方法で行われ、そしてこれ らやり方の選択は温度測定が適用されるべき用途にしばしば依存する。例えば、 第4図に関して前述したようにガスを充満したバルブ(例えば、第11図の12 1)を装置に接続し、そして前述のように圧力変化が感知される。同じガス充満 パルプ装置は、温度乞感知するだめに第8図において説明したように空胴の内n yx加圧するのに用いてもよい。測定の精度馨確認するために、温度が共振周波 数に影響する度合を知ることはしばしば特に都合がよ(・。The device of the invention can also measure temperature. This can be done in a variety of ways, and this The choice of method often depends on the application to which the temperature measurement is to be applied. for example, A gas-filled valve as described above with respect to FIG. 4 (e.g., 12 in FIG. 11) 1) is connected to the device and pressure changes are sensed as described above. same gas filling In order to sense the temperature, the pulping apparatus is operated to It may be used to pressurize yx. To confirm the accuracy of measurement, the temperature is at the resonant frequency It is often particularly convenient to know the degree to which a number is influenced.

第8図は、普通のこのような状況を示し、ここでは圧力は離れて測定され、圧力 測定精度の決定における温度に起因する変化の存在と度合乞確認するため圧力セ ンサ場所における温度が測定されなげればならない。Figure 8 shows a common such situation, where the pressure is measured remotely and the pressure Pressure sensors were used to confirm the presence and extent of temperature-induced changes in determining measurement accuracy. The temperature at the sensor location must be measured.

第8図における温度と圧力の測定は温度補償された圧力センサ90の二重センサ 構成により達成され、これには放射エネルギー供給源装置19、定常(CW)放 射エネルギー通路11、逆ビーム偏向スプリッタ13、第1の双方向放射エネル ギー通路14、第1の偏向された脈動放射エネルギー通路15、センサビームス プリンタ/結合器51(第5図の説明〉みよ)、第2の双方向放射エネルギー通 路52、第3の双方向放射エネルギー通路53、検知器ビームスシリツタ56、 第2の脈動放射エネルギー通路5γ、第6の脈動放射エネルギー通路5B、第1 の検出器波長フィルタ59、第2の検出器波長フィルタ60、第1の検出器波長 フィルタ65、第2の検出器波長フィルタ66、圧力センサ80(第7図の説明 をみよ)、温度検出器93及びその出力信号91(第8図)、圧力検出器94及 びその圧力出力信号92、及び温度センサ100(第9図の説明tみよ)乞含む 。The temperature and pressure measurement in FIG. 8 is a dual sensor temperature compensated pressure sensor 90. This is achieved by the configuration, which includes a radiant energy source device 19, a constant (CW) radiant energy path 11, reverse beam deflection splitter 13, first bidirectional radiant energy energy path 14, first deflected pulsating radiant energy path 15, sensor beams Printer/coupler 51 (see explanation of Figure 5), a second bi-directional radiant energy transmitter. a third bidirectional radiant energy path 53; a detector beam slit 56; The second pulsating radiant energy passage 5γ, the sixth pulsating radiant energy passage 5B, the first a detector wavelength filter 59, a second detector wavelength filter 60, a first detector wavelength filter 65, second detector wavelength filter 66, pressure sensor 80 (description of FIG. ), temperature detector 93 and its output signal 91 (see Figure 8), pressure detector 94 and and its pressure output signal 92, and temperature sensor 100 (see explanation of FIG. 9). .

温度補償された圧力センサ90は、特定の温度及び圧力センサ100,8Gの使 用を除い℃は本質的に第5図の二重共振センサ50と同じである。圧力セ/す8 0については前に述べ、温度センサ100(前述の振動子装置20と本質的に同 じ)は第9図に示されまた下に説明される。Temperature compensated pressure sensor 90 can be used for specific temperature and pressure sensors 100, 8G. C. is essentially the same as the dual resonant sensor 50 of FIG. Pressure cell/su8 0 was mentioned earlier, and the temperature sensor 100 (essentially the same as the vibrator device 20 described above) The same) is shown in FIG. 9 and explained below.

第5図のように、センサ80及び100のそれぞれの物理的パラメータを表わ丁 2つの別個の信号が作られるが、これは単一の信号通路に沿って導かれるエネル ギー供給源として放射エネルギー源装置(図示なし)を使用する。これら2つの 信号、ここでは圧力センサ場所の圧力及び局地温度であるが、これらは異なった 波長の2つの信号として作られ、そして別個に検知されるため同じ単一光ファイ バ通路14に沿って戻され、電子的にその圧力信号と関係づけることができまた 温度に起因する圧力信号誤差を減らすのに用いられる1つの温度信号乞与える。The physical parameters of the sensors 80 and 100 are shown as shown in FIG. Two separate signals are created, but this is because the energy is directed along a single signal path. A radiant energy source device (not shown) is used as the energy source. These two The signals, here the pressure and local temperature at the pressure sensor location, are different are created as two signals at different wavelengths and are detected separately so that they can be connected to the same single optical fiber. along the pressure path 14 and can be electronically correlated with the pressure signal. One temperature signal signal is used to reduce pressure signal errors due to temperature.

第9図は略図的に簡単な温度センサ100を示し、これは圧力のように温度によ り影響される物理的大きさを測定する1個又はそれより多い他のセンサを含む囲 い内の周囲温度の測定に特に適している。これに含まれる諸要素は、双方向放射 エネルギー通路14、端部支持構造物21、共振要素22、光フアイバ通路終端 23、放射エネルギー・電気エネルギー変換器24、変圧器26、移相装置(抵 抗器)27、電気的相互接続装置28、磁界源装置30(N)及び31(S)、 枠32、反射器101、ジャンパl’02、及び取付台103、電気的絶縁体1 04、及び端部支持構造物105である。FIG. 9 schematically shows a simple temperature sensor 100, which depends on temperature as well as pressure. an enclosure containing one or more other sensors that measure the physical dimensions affected by the Particularly suitable for measuring ambient temperature inside a chamber. The elements involved are two-way radiation. Energy path 14, end support structure 21, resonant element 22, optical fiber path termination 23, radiant energy/electrical energy converter 24, transformer 26, phase shift device (resistance) resistor) 27, electrical interconnection device 28, magnetic field source devices 30 (N) and 31 (S), Frame 32, reflector 101, jumper l'02, and mounting base 103, electrical insulator 1 04, and an end support structure 105.

共振要素22は張力がかげられて第1及び第2の端部支持構造物21,105の 間に張られ、そして端部支持部105において絶縁体104により電気的に隔離 される。端部取付台103に接続することにより共振要素22ン絶縁体104及 び端部支持部105への固着が可能になる。移相装置21は引き出される電力の 位相乞所望の範囲(0°から180°)内に調節するため含まれる。柔軟性の電 気的導体が共振要素22の絶縁されている端を変圧器26の2次巻線へ接続する 。The resonant element 22 is placed under tension so that the first and second end support structures 21, 105 and electrically isolated by an insulator 104 at the end support 105. be done. By connecting the resonant element 22 to the end mount 103, the insulator 104 and This allows for fastening to the end support portion 105. The phase shifter 21 controls the amount of power drawn. Included to adjust the phase within the desired range (0° to 180°). flexibility electricity A gas conductor connects the insulated end of the resonant element 22 to the secondary winding of the transformer 26. .

反射器要素101は任意に設けられ、共振要素22が十分な光反射率乞欠き又は より大きな光効率が要求されるとき共振要素22の反射率を向上するため設けら れる。異なった温度係数ンもつ材料の共振要素22と枠(基台又はハウジング) 32馨選ぶことにより局地温度を正確に測定することかできる。共振要素22そ れ自身は温度に無関係の周波数のままである。第5図に関して前に述べた多重セ ンサを用いるときは、戻され、遮断されるエネルギーの周波数応答を制限するた め鏡面は1つ又はそれより多い放射エネルギー周波数選択性被膜で被覆してもよ い。これ以外の部分及び要素は、上述の相違点乞除いて第6図の本質的に同様な 装置(前述)のように機能する。The reflector element 101 is optionally provided, and the resonant element 22 has sufficient light reflectivity or It is provided to improve the reflectance of the resonant element 22 when greater light efficiency is required. It will be done. Resonant element 22 and frame (base or housing) of materials with different temperature coefficients By selecting a temperature of 32, it is possible to accurately measure the local temperature. Resonant element 22 itself remains a frequency independent of temperature. The multiple cells described above with respect to FIG. When using a sensor, it is necessary to limit the frequency response of the energy being returned and The mirror surface may be coated with one or more radiant energy frequency selective coatings. stomach. Other parts and elements are essentially the same as those in Figure 6 except for the differences mentioned above. Functions like the device (described above).

改良された光フアイバ遠隔センサは第10図に示すようなロードセルセンサ11 0の構成に理想的に適合可能であり、これには双方向放射エネルギー通路14、 力変換伝達装置11、共振要素22、光フアイバ通路終端23、放射エネルギー ・電気エネルギー変換路24、電気的絶縁体25、変圧器26、移相装置2γ、 電気的相互接続装置28、磁界装置(N極)30及び(8極)31.1m11  L ロードセルハウジング112、第1の端壁113、第2の端壁114、室1 15、及び端部取付台116ン含む。The improved fiber optic remote sensor is a load cell sensor 11 as shown in FIG. 0 configuration, including a bidirectional radiant energy path 14, Force conversion and transmission device 11, resonant element 22, optical fiber path termination 23, radiant energy - Electrical energy conversion path 24, electrical insulator 25, transformer 26, phase shift device 2γ, Electrical interconnection device 28, magnetic field device (N pole) 30 and (8 pole) 31.1m11 L Load cell housing 112, first end wall 113, second end wall 114, chamber 1 15, and an end mount 116.

この構成において、センサは、第6図に関して前に述べたものと本質的に同じに 動作するが、感知される物理的大きさは、リム又はリップ17である力変換装置 1Tによって一体的ロードセルハウジング112に直接加えられ(モして端壁1 13よりむしろ全体としてハウジング112に伝えられる)圧力である点が異な る。この図において、負荷111はl力により作用される質量として略図的に示 される。ロードセル110のリム又はリップ1Tはハウジング112の一体にな ったある部分又は完全に別個の部分でもよい。その機能は加えられる負荷の力を 端壁113へよりむしろ/)ウジング112の側壁へ伝えることであり、このこ とは擬似又は未較正の出力の読みt生じる結果となろう。In this configuration, the sensor is essentially the same as described above with respect to FIG. A force transducer device that operates, but the physical dimension that is sensed is the rim or lip 17 1T directly to the integral load cell housing 112 (and the end wall 1 13 is the pressure transmitted to the housing 112 as a whole). Ru. In this figure, load 111 is shown schematically as a mass acted upon by a force. be done. The rim or lip 1T of the load cell 110 is integral with the housing 112. It may be a separate part or a completely separate part. Its function is to reduce the force of the applied load. /) to the side wall of the housing 112 rather than to the end wall 113; would result in spurious or uncalibrated output readings.

センサは負荷により加えられる力を絶対周波数測定それ自体よりはむしろ周波数 変化として測定するので、ロードセルはどのような姿勢又は位置に配置しても、 その位置又は姿勢に関係した矛盾が少なく又はなしで加えられた力を正確に測定 できることに注目すべきである。The sensor measures the force exerted by a load in terms of frequency rather than absolute frequency measurements per se. Since it is measured as a change, the load cell can be placed in any posture or position. Accurately measure applied forces with little or no inconsistency related to their position or posture We should focus on what we can do.

第11図は、本発明の他の実施例による流体の充満したパルプの共振空胴温度セ ンサ120の簡単化した略図で、このセンサは、双方向放射エネルギー通路14 、力伝達装置11(部分的に断面で示す)この場合は圧力伝達装置、光フアイバ 通路終端23、放射エネルギー・電気エネルギー変換器24、電気的相互接続装 置28、反射する遮断子41、移相回路42、共振中空はり要素43(部分的に 断面で示す)、振動子装置44、及び流体の充満した、温度応答容器121でこ れは温度に応答する流体122の入ったものt含んでいる。従来の充満された蒸 気圧技術が充満された流体の温度の影響ン避けるため使用できる。FIG. 11 shows a fluid-filled pulp resonant cavity temperature sensor according to another embodiment of the present invention. 120 is a simplified schematic diagram of a sensor 120 that includes a bidirectional radiant energy path 14. , a force transmitting device 11 (partially shown in section), in this case a pressure transmitting device, an optical fiber Path termination 23, radiant energy to electrical energy converter 24, electrical interconnection system 28, reflective interrupter 41, phase shift circuit 42, resonant hollow beam element 43 (partially (shown in cross section), a transducer device 44, and a fluid-filled temperature-responsive container 121. It contains a temperature responsive fluid 122. traditional charged evaporation Air pressure technology can be used to avoid temperature effects on the filled fluid.

この構成における動作は、第4図に関連して基本的センサ振動子装置40につい て述べたものと本質的に同様であるが、特定の力変換装置、気体でも流体でも適 当な温度応答流体122を含むことのできる流体充満の、温度応答流体容器12 1が相違している。この構成において、力変換伝達装置11は、中空はり共振要 素43と温度応答流体容器121の間に接続される管、又は毛管でもよく、この 容器121は所望の球根状の形状でよい。容器121に影響する温度変化はそれ に含まれる流体乞膨張させ又は収縮させる。流体の膨張は中空はり共振要素43 の空胴に伝達され、そしてその共振周波数を変化させる。Operation in this configuration will be described with reference to FIG. essentially similar to those described above, but with specific force transducers, gas or fluid a fluid-filled temperature-responsive fluid container 12 that can contain a suitable temperature-responsive fluid 122; 1 is different. In this configuration, the force conversion and transmission device 11 has a hollow beam resonance component. It may be a tube or a capillary connected between the element 43 and the temperature-responsive fluid container 121; Container 121 may have any desired bulbous shape. The temperature change that affects container 121 is that The fluid contained in the fluid causes it to expand or contract. Expansion of fluid is caused by hollow beam resonance element 43 cavity and changes its resonant frequency.

本発明は、光学的に供給される作動エネルw−yeもちそして光学的に感知され るように説明したが、振動子の電気−機械的駆動部分はもし希望子れば振動乞停 止するため遮断されることができることは明らかである。第12図は、簡単化し た略図で、電気信号の伝達のために低レベルの電気信号が利用できるいくつかの 用途に適合した本発明の実施倒乞示し、これには双方向放射エネルギー通路14 、端部支持構造物21、共振要素22、光フアイバ通路終端23、放射エネルギ ー・電気エネルギー変換器24、変圧器26、位相安定装置21、電気的相互接 続装置28、端部支持構造物29、スイッチ131、端部取付台132、及び絶 縁体133を含む。The present invention has an optically supplied actuation energy w-ye and an optically sensed Although I explained that the electro-mechanical drive part of the vibrator will stop vibrating if the child desires it. It is clear that it can be blocked to stop it. Figure 12 is simplified This diagram shows some of the ways in which low-level electrical signals can be used to transmit electrical signals. A suitable implementation of the invention is shown, including a bidirectional radiant energy path 14. , end support structure 21, resonant element 22, optical fiber path termination 23, radiant energy - Electrical energy converter 24, transformer 26, phase stabilizer 21, electrical interconnection connection device 28, end support structure 29, switch 131, end mount 132, and It includes a rim 133.

端部取付台132及び絶縁体133は部品25及び87(第3図及び第7図)に 関して前に説明したものと同様である。スイッチ131を除いて、残りの諸要素 は第6図に説明したものと同様である。スイッチ131 (sw、 )は帰還信 号である電気信号を遮断することができ、そしてこのようにそれは信号を開始さ せまた停止させるための優れた装置である。密封された磁気応答リードスイッチ のように、それは理想的なリミットスイッチ又は他の振動遮断子となる。多重遮 断機能を与えるために2個又はそれ以上の通常は閉じている装置乞スイッチ13 1と直列に接続し、又は2個ツチ131と並列に接続することかできる。他の位 置に置かれた追加のスイッチがあれば種々の範囲確認又は位置確認及び基準とし ての用途に有用である。代りに、電気信号χ第16図のように端子134,13 5から直接引き出し、そしてその後の電気的通信に用いることができ、これは普 通は低レベルの信号である。End mount 132 and insulator 133 are attached to parts 25 and 87 (Figures 3 and 7). This is similar to what was previously explained regarding. Except for the switch 131, the remaining elements is similar to that explained in FIG. Switch 131 (sw,) is the feedback signal. can interrupt the electrical signal that is the signal, and in this way it will start the signal This is an excellent device for stopping or stopping the engine. sealed magnetic response reed switch As such, it becomes an ideal limit switch or other vibration isolator. multiple shielding two or more normally closed device switches 13 to provide a disconnection function; It is possible to connect one in series with one, or two in parallel with one. other places Additional switches placed at the It is useful for all applications. Instead, the electrical signal χ is used as shown in FIG. 5 and can be used for subsequent electrical communications, which is commonly This is a low level signal.

第、13図の実施例は本質的に第12図のものと同様であるが、第12図のスイ ッチ(Sl) 131 ’!!−除去し、また装置の直接の電気的及び(又は) 光学的な動力供給/感知を可能にするため第16図の電気接点134.135Y 含む点が相違する。これらの電気接点は検出、局地の確認及び(又は)較正目的 にも使用できる。同じ事がここに記載した本発明の他の実施例にも当てはまる。The embodiment of FIGS. 13 and 13 is essentially similar to that of FIG. 12, except that the embodiment of FIG. Tch (Sl) 131’! ! - removal and/or removal of the device's direct electrical and/or Electrical contacts 134, 135Y in Figure 16 to enable optical power supply/sensing. They differ in what they include. These electrical contacts are used for detection, local verification and/or calibration purposes. It can also be used for The same applies to the other embodiments of the invention described herein.

電気的動作モードで用いられるときは、端子141と135の間のストラップ1 40は、変換器による負荷がかかるの7避けるため切ることができる。ストラッ プ140の代りにスイッチを用いてもよい。When used in electrical mode of operation, strap 1 between terminals 141 and 135 40 can be turned off to avoid loading by the transducer. Strap A switch may be used in place of the pull-up 140.

終りに第14図に移ると、電線位置と駆動電流の2つの図が示され、ここで電流 間の相対的位相は第14B図においては正しく、また90°偏移し℃いる(第1 4A図は正しくない)。安定した動作は第14B図に示されている。駆動電流は 、共振要素の反射部分が光が変換器へ到達するのを妨害しないときのみ得られる 。Finally, turning to Figure 14, two diagrams of wire position and drive current are shown, where the current The relative phase between is correct in Figure 14B and also shifted by 90° Figure 4A is incorrect). Stable operation is shown in Figure 14B. The drive current is , obtained only when the reflective part of the resonant element does not prevent the light from reaching the transducer. .

Flに、 / Flぴ3 Flに、 9 Flに、 6 Ftc、 t4A FIG、 148 FIo、 7 ANNEX To rriF、rNTERNATIONAL 5EARCHRE PORT (JNTo Fl, / Flpi 3 On Fl, 9 In Fl, 6 Ftc, t4A FIG. 148 FIo, 7 ANNEX To rriF, rNTERNATIONAL 5EARCHRE PORT (JN

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.光学的に駆動され、振動下る共振要素装置であつて、 a)応力のかかつている共振要素、 b)放射エネルギーを与える放射エネルギー源装置、c)上記放射エネルギーを 上記共振要素に隣接した終端点へ第1の方向へ送る路となる単一の伝達通路装置 、 d)放射エネルギーを電気エネルギーへ変換することができ、上記共振要素に隣 接しかつ上記終端点から反対側で、上記終端点から出る上記放射エネルギーの大 きさから派生する電流を発生するための変換装置、e)上記変換装置へ電気的に 接続され、上記共振要素の、上記変換器と上記終端点の間で横方向の、上記共振 要素の共振周波数に関係下る周波数での運動を誘超するための電気的起動装置、 及び f)上記共振要素の運動の間上記終端点と上記変換装置の間に介在する上記共振 要素と連合し、上記放射エネルギーの少なくとも一部を上記伝達通路の少なくと も一部に沿つて上記第1の方向と反対の第2の方向へ反射下るための反射装置か らなる光学的に駆動され、振動下る共振要素装置。1. an optically driven, vibrating resonant element device, a) a stressed resonant element; b) a radiant energy source device that provides radiant energy; c) a radiant energy source device that provides the radiant energy; a single transmission path device providing a path in a first direction to a termination point adjacent to said resonant element; , d) capable of converting radiant energy into electrical energy and adjacent to said resonant element; on the opposite side from the termination point, the magnitude of the radiation energy emitted from the termination point; e) a converter device for generating a current derived from the electric current; connected, said resonance of said resonant element transversely between said transducer and said termination point; an electrical activation device for inducing motion at a frequency below the resonant frequency of the element; as well as f) said resonance intervening between said termination point and said conversion device during the movement of said resonant element; in conjunction with an element to transmit at least a portion of said radiant energy to at least one of said transmission paths. A reflection device for reflecting the light along a part thereof in a second direction opposite to the first direction. An optically driven, vibrating resonant element device consisting of: 2.請求の範囲第1項の装置であつて、応力のかかつている上記共振要素はリボ ンである光学的に駆動され、振動する共振要素装置。2. The apparatus of claim 1, wherein said resonant element under stress is a rib. optically driven, vibrating resonant element device. 3.請求の範囲第1項の装置であつて、応力のかかっている上記共振要素は共振 中空はり構造物である光学的に駆動され、振動する共振要素装置。3. The device of claim 1, wherein the stressed resonant element is resonant. An optically driven, vibrating resonant element device that is a hollow beam structure. 4.請求の範囲第3項の装置であつて、上記共振中空はり構造物は片持ちである 光学的に駆動され、振動する共振要素装置。4. The apparatus according to claim 3, wherein the resonant hollow beam structure is cantilevered. Optically driven, vibrating resonant element device. 5.請求の範囲第1項の装置であつて、上記放射エネルギー源装置から与えられ る放射エネルギーは103Aと105Åの間の波長である光学的に駆動され、振 動する共振要素装置。5. The apparatus according to claim 1, wherein the radiant energy source apparatus provides The radiant energy is optically driven with a wavelength between 103 A and 105 Å, and the radiant energy is A moving resonant element device. 6.請求の範囲第5項の装置であつて、上記放射エネルギー源装置から与えられ る放射エネルギーは好ましくは1,000Åと4,000Åの間の波長である光 学的に駆動され、振動する共振要素装置。6. The apparatus according to claim 5, wherein said radiant energy source apparatus provides The radiant energy is preferably light having a wavelength between 1,000 Å and 4,000 Å. A mechanically driven, vibrating resonant element device. 7.請求の範囲第5項の装置であつて、上記放射エネルギー源装置から与えられ る放射エネルギーは好ましくは4,000Åと7,000Åの間の波長である光 学的に駆動され、振動する共振要素装置。7. The apparatus according to claim 5, wherein said radiant energy source apparatus provides The radiant energy is preferably light having a wavelength between 4,000 Å and 7,000 Å. A mechanically driven, vibrating resonant element device. 8.請求の範囲第5項の装置であつて、上記放射エ.ネルギー源装置から与えら れる放射エネルギーは約7,000Åと100,000Åの間の波長である光学 的に駆動され、振動する共振要素装置。8. The apparatus according to claim 5, wherein the radiation e.g. given by the energy source device. The radiant energy emitted is an optical A resonant element device that is driven and vibrates. 9.請求の範囲第1項の装置であつて、上記放射エネルギー源装置から与えられ る放射エネルギーは非コヒーレントである光学的に駆動され、振動する共振要素 装置。9. The apparatus according to claim 1, wherein the radiant energy source apparatus provides The radiant energy generated by the optically driven, vibrating resonant element is incoherent. Device. 10.請求の範囲第1項の装置であつて、上記放射エネルギー源装置から与えら れる放射エネルギーはコヒーレントである光学的に駆動され、振動する共振要素 装置。10. The device according to claim 1, wherein the radiant energy source device provides The radiant energy generated is coherent through an optically driven, vibrating resonant element. Device. 11.請求の範囲第1項の装置であつて、上記伝達通路装置は単一の光フアイバ 放射エネルギー通路からなる光学的に駆動され、振動する共振要素装置。11. The apparatus of claim 1, wherein the transmission path device comprises a single optical fiber. An optically driven, vibrating resonant element device consisting of a radiant energy path. 12.請求の範囲第1項の装置であって、上記伝達通路は単一の通路に沿った順 次の、一連の放射エネルギー通路要素からなる光学的に駆動され、振動する共振 要素装置。12. 2. The apparatus of claim 1, wherein the transmission path is arranged in sequence along a single path. An optically driven, vibrating resonator consisting of a series of radiant energy passage elements, Element device. 13.請求の範囲第1項の装置であって、上記放射エネルギー源装置により与え られる放射エネルギーは本質的に定常的で変調されていない光学的に駆動され、 振動する共振要素装置。13. The apparatus according to claim 1, wherein the radiant energy source apparatus provides The radiant energy generated is essentially constant, unmodulated, and optically driven; A vibrating resonant element device. 14.求の範囲第1項の装置であって、上記反射装置は、上記共振要素と連合し た別個の反射要素装置をさらに含み、上記反射要素は上記放射エネルギーの少な くとも一部を上記伝達通路装置上へ反対方向でかつ上記振動する共振要素と同期 して反射して戻すため少なくとも部分的に上記放射エネルギー終端点と上記変換 装置の間に配置されている光学的に駆動され、振動する共振要素装置。14. The device according to item 1 of the scope of demand, wherein the reflecting device is associated with the resonant element. and a separate reflective element arrangement, the reflective element configured to reduce the amount of radiant energy. at least a portion onto said transmission channel device in an opposite direction and in synchronism with said vibrating resonant element; The above radiant energy is reflected back at least partially to the termination point and the above converted an optically driven, vibrating resonant element device disposed between the devices; 15.請求の範囲第1項の装置であって、少なくとも第1及び第2の巻線をもつ 変圧器インピーダンス整合装置をさらに含み、変換器出力電流は上記第1の巻線 に結合されそして共振要素起動装置は上記第2の巻線に接続されている光学的に 駆動され、振動する共振要素装置。15. The device according to claim 1, having at least a first and a second winding. further comprising a transformer impedance matching device, the transformer output current is connected to the first winding. and a resonant element activation device is optically coupled to said second winding. A driven and vibrating resonant element device. 16.請求の範囲第15項の装置であつて、起動電流の位相遅れを生じさせそし て0°と180°の間にする移相装置をさらに含む光学的に駆動され、振動する 共振要素装置。16. The device according to claim 15, which does not cause a phase delay in the starting current. an optically driven and vibrating device further comprising a phase shifter for shifting between 0° and 180°; Resonant element device. 17.請求の範囲第1項の装置であって、上記電気起動装置は、 a)上記共振要素の回りに磁界を作るための磁力バイアス装置、 b)変換器の電気エネルギー出力を上記共振要素のそれぞれの端へ伝達しそして 電磁界を発生するため変換器出力電流を上記共振要素を通って通過させる伝達装 置、 c)上記磁力バイアス装置と上記電磁界の相互作用により上記変換装置と上記放 射エネルギー終端点の間の上記共振要素の運動を誘起させる装置からなる光学的 に駆動され、振動する共振要素装置。17. The apparatus of claim 1, wherein the electrical activation device comprises: a) a magnetic biasing device for creating a magnetic field around the resonant element; b) transmitting the electrical energy output of the transducer to each end of said resonant element; and a transmission device for passing the transducer output current through the resonant element to generate an electromagnetic field; Place, c) The interaction between the magnetic bias device and the electromagnetic field causes the conversion device and the radiation to An optical system consisting of a device for inducing the movement of the above-mentioned resonant element between the radiant energy termination points. A resonant element device that is driven by and vibrates. 18.請求の範囲第3項の装置であって、上記電気的起動装置は、 a)電気的エネルギーを上記共振要素の機械的運動へ変換する圧電振動装置、及 び b)変換器電気エネルギー出力を上記圧電振動子へ伝達する装置からなる光学的 に駆動され、振動する共振要素装置。18. The apparatus of claim 3, wherein the electrical activation device comprises: a) a piezoelectric vibrating device for converting electrical energy into mechanical movement of said resonant element; Beauty b) an optical device consisting of a device for transmitting the transducer electrical energy output to said piezoelectric vibrator; A resonant element device that is driven by and vibrates. 19.応力のかかっている共振要素、放射エネルギー駆動源、及び応力に関係す る信号値を戻す装置を含む光学的に駆動され振動する共振要素装置において、力 を感知する方法であって、 a)放射エネルギー通路装置の源の端をこのような放射エネルギーの定常ビーム にさらし、b)上記定常放射エネルギーを上記通路に沿って第1の方向へ遠隔の 共振要素装置へ伝達し、そしてc)上記伝達された放射エネルギーを交互に用い て上記共振要素を振動モードに断続的に駆動しそして上記放射エネルギーの少な くとも一部を部分的に上記通路に沿って第2の、逆の方向へ反射させ、ここにお いて上記放射エネルギーが反射されていない期間の間電気エネルギーが上記放射 エネルギーから引き出されそして上記共振要素の振動を維持するため使用される 力を感知する方法。19. Stressed resonant elements, radiant energy drives, and stress-related In an optically driven vibrating resonant element device, including a device that returns a signal value that A method of sensing, a) connecting the source end of the radiant energy passage device to a steady beam of such radiant energy; b) directing said stationary radiant energy along said path in a first direction to a remote location; and c) alternately using said transmitted radiant energy. to intermittently drive the resonant element into a vibration mode and reduce the amount of radiated energy. At least a portion of the spider is partially reflected along said path in a second, opposite direction, where it is During the period when the radiated energy is not reflected, the electrical energy is Energy is extracted from and used to maintain the vibration of the resonant element. How to sense force. 20.請求の範囲第19項の方法であって、上記共振要素は、本質的に固定した 磁界の中での電磁界の相互作用により振動が生じる力を感知する方法。20. 20. The method of claim 19, wherein the resonant element is essentially fixed. A method of sensing the forces that cause vibrations due to the interaction of electromagnetic fields within a magnetic field. 21.請求の範囲第19項の方法であって、上記共振要素は、電界を圧電素子へ 直接加えることにより生じる機械的応力を上記共振要素に加えることにより振動 を生じる力を感知する方法。21. 20. The method of claim 19, wherein the resonant element directs an electric field to a piezoelectric element. Vibrations can be generated by directly applying mechanical stress to the resonant element. How to sense the force that causes . 22.請求の範囲第19項の方法であって、反射される放射エネルギーのインパ ルスの周波数は上記共振要素に加えられる応力の値に関係し、また応力値を表示 するために上記反射された放射エネルギーを検知するステツプをさらに含む力を 感知する方法。22. 20. The method of claim 19, wherein the method comprises: The frequency of the pulse is related to the value of the stress applied to the resonant element above, and also displays the stress value. a step of detecting the reflected radiant energy to detect the reflected radiant energy; How to sense. 23.応力がかかっている共振要素、放射エネルギー駆動源、及び応力に関係し た複数の信号値を戻すための装置を含む光学的に駆動され振動する共振要素装置 において、その方法は、 a)放射エネルギー通路装置の源の端を、少たくとも第1及び第2の波長を含む 複数の波長を含む放射エネルギーの定常ビームにさらし、 b)上記放射エネルギーの定常ビームを上記通路に沿つて第1の方向ヘスプリツ タへ伝達し、上記スプリッタは放射エネルギーを複数の別個の通路の中へ分割し 、 c)上記複数の別個の通路の少なくとも1つからの放射エネルギーを遠隔の共振 要素装置へ伝達し、そして d)上記伝達された放射エネルギーを交互に使用して少なくとも1つの共振要素 を振動モードに断続的に駆動しそして放射エネルギーの少なくとも一部から選択 された波長のエネルギーを上記通路の少なくとも一部に沿って第2の、逆方向へ 反射し、ここにおいて、放射エネルギーが反射されていない期間の間上記放射エ ネルギーから電気エネルギーが引き出されそして上記共振要素の振動を維持する ために使用される方法。23. Stressed resonant elements, radiant energy drive sources, and an optically driven vibrating resonant element device including a device for returning a plurality of signal values; The method is a) a source end of a radiant energy path device containing at least a first and a second wavelength; exposed to a steady beam of radiant energy containing multiple wavelengths; b) directing said steady beam of radiant energy along said path in a first direction; the splitter splits the radiant energy into multiple separate paths. , c) transmitting radiant energy from at least one of said plurality of discrete paths to a remote resonance; transmit to the element device, and d) at least one resonant element using said transmitted radiant energy alternately; intermittently driven into a vibrational mode and selected from at least a portion of the radiant energy. transmitting the energy at the wavelengths at which where the radiant energy is reflected during a period in which the radiant energy is not reflected. Electrical energy is extracted from the energy and maintains the vibration of the resonant element. method used for. 24.請求の範囲第23項の方法であって、上記共振要素は、本質的に固定の磁 界の中での電磁界の相互作用により振動が生じる方法。24. 24. The method of claim 23, wherein the resonant element is an essentially fixed magnetic The way in which vibrations are produced by the interaction of electromagnetic fields within a field. 25.請求の範囲第23項の方法であって、上記共振要素は、電界を圧電素子へ 直接加えることにより生じる機械的応力を上記共振要素へ加えることにより振動 が生じる方法。25. 24. The method of claim 23, wherein the resonant element directs an electric field to a piezoelectric element. Vibrations can be generated by applying mechanical stress directly to the resonant element. how it occurs. 26.請求の範囲第23項の方法であって、上記反射される放射エネルギーは波 長により選択的にそらされそして応力値を表示するために検知される方法。26. 24. The method of claim 23, wherein the reflected radiant energy is a wave. method that is selectively deflected by the length and sensed to display stress values. 27.少なくとも1つの物理的パラメータに関係する複数の応力を遠く離れて感 知するための光学的に駆動されるセンサであって、 a)放射エネルギーを与える放射エネルギー源装置、b)少なくとも1つの物理 的パラメータに関係する少なくとも2つの応力がかかっている複数の振動する共 振要素で上記放射エネルギー源装置から遠く離れて配置され、 c)放射エネルギーを上記源装置から第1の方向へ送る路とたる単一の伝達通路 装置、 d)上記単一の伝達通路を複数の伝達通路へ分割する装置、 e)放射エネルギーを上記伝達通路の各々に沿って上記共振要素の各々に隣接す る対応する個々の終端装置へ伝達する複数の伝達通路装置、 f)各通路及び各終端点と連合し、上記共振要素の各々に隣接しかつそれそれの 対応する終端点の反対側にあって、それそれの対応する終端点から出る放射エネ ルギーから電圧を発生するための個々の変換装置、g)各共振要素をその対応す る変換器とそれぞれの終端点との間で横方向へ運動を誘起させ放射エネルギーが 変換器へ到達するのを遮断する個々の電気的起動装置、 h)放射エネルギーの少なくとも一部を上記伝達通路の少なくとも一部に沿って 上記第1の方向と反対の第2の方向へ反射することにより放射エネルギーを変調 するための上記共振要素の各々の上の反射表面、i)上記共振要素の各々から戻 ってくる上記放射エネルギーを波長によって選択的に分離する装置、及びj)上 記共振要素の各々と関連した上記戻ってくる放射エネルギーの変調周波数を検知 する装置からなる少なくとも1つの物理的パラメータに関係する複数の応力を遠 く離れて感知するための光学的に駆動されるセンサ。27. Sensing multiple stresses related to at least one physical parameter remotely an optically driven sensor for detecting a) a radiant energy source device providing radiant energy; b) at least one physical a plurality of vibrating coexistences under at least two stresses related to a physical parameter; a vibration element located far away from the radiant energy source device; c) a single transmission path serving as a path for transmitting radiant energy from the source device in a first direction; Device, d) a device for dividing said single transmission passage into a plurality of transmission passages; e) transmitting radiant energy along each of said transmission paths adjacent to each of said resonant elements; a plurality of transmission path devices for communicating to respective respective termination devices; f) associated with each passage and each termination point, adjacent to and of each of said resonant elements; Radiant energy emanating from each corresponding termination point opposite the corresponding termination point g) convert each resonant element into its corresponding radiated energy is induced by lateral motion between the transducer and each end point. individual electrical activation devices that interrupt access to the converter; h) directing at least a portion of the radiant energy along at least a portion of said transmission path; Modulate the radiant energy by reflecting it in a second direction opposite to the first direction. i) a reflective surface on each of said resonant elements for j) a device for selectively separating said radiant energy according to wavelength; detecting the modulation frequency of the returning radiant energy associated with each of the resonant elements; a device that is capable of relieving multiple stresses related to at least one physical parameter. Optically driven sensor for remote sensing. 28.請求の範囲第27項の装置であって、上記放射エネルギーを波長により選 択的に分離する装置は、上記それぞれの共振要素からの放射エネルギーが通過す る波長一選択フィルタである光学的に駆動されるセンサ。28. 28. The apparatus of claim 27, wherein the radiant energy is selected by wavelength. The selective isolating device is designed to allow the radiant energy from each of the resonant elements to pass through. An optically driven sensor that is a wavelength-selective filter. 29.請求の範囲第27項の装置であって、上記放射エネルギーを波長により選 択的に分離する装置は、各それぞれの共振要素の反射表面上の異なった波長一選 択被膜である光学的に駆動されるセンサ。29. 28. The apparatus of claim 27, wherein the radiant energy is selected by wavelength. The selective isolating device selects a different wavelength on the reflective surface of each respective resonant element. Optically driven sensor with selective coating. 30.流体圧力の力を感知するための請求の範囲第2項の装置であって、上記共 振リボン要素は第1と第2の端を含み、さらに g)包み込む囲いの中に少なくとも1つの端壁をもち上記端壁に垂直にかっこれ と接合する少なくとも1つの側壁をもつ剛性の囲いを形成するハウジング装置、 h)上記端壁から離れている圧力ダイヤフラムであって、上記ダイヤフラムは、 上記共振リボン要素の第1の端に取り付けられた取付装置を含みかつ上記囲いの 中で第1及び第2の空胴を画定し、上記第1の空胴は本質的に密封されそして上 記端壁、大気通風孔、及び上記側壁の少なくとも一部を含み、また上記第2の空 胴は上記第1の空胴から密封され、 i)圧力の力を上記第2の空胴及び上記ダイヤフラムへ伝達するための流体圧力 の源装置を含み、上記共振リボン要素の第2の端は上記第1の空胴内の囲いの上 記端壁の内部表面に取り付けられることを特徴とし、また これにより上記共振リボン上の長さ方向の張力は上記ダイアフラムに加えられる 圧力の力に関係して変化する光学的に駆動され、振動する共振要素装置。30. 3. A device according to claim 2 for sensing fluid pressure forces, comprising: The swing ribbon element includes first and second ends, and further includes: g) having at least one end wall in the enclosing enclosure and brackets perpendicular to said end wall; a housing device forming a rigid enclosure having at least one sidewall joined to the housing; h) a pressure diaphragm remote from said end wall, said diaphragm comprising: an attachment device attached to a first end of the resonant ribbon element and of the enclosure; defining first and second cavities therein, the first cavity being essentially sealed and the first cavity being essentially sealed; the end wall, the atmospheric ventilation hole, and at least a portion of the side wall; the shell is sealed from the first cavity; i) fluid pressure for transmitting pressure force to said second cavity and said diaphragm; a second end of the resonant ribbon element above the enclosure within the first cavity. It is characterized by being attached to the internal surface of the end wall, and This causes longitudinal tension on the resonant ribbon to be applied to the diaphragm. An optically driven, vibrating resonant element device that varies in relation to the force of pressure. 31.絶対圧力を測定するための請求の範囲第30項の装置であって、上記第1 の空胴は排気されそして密封されている光学的に駆動され、振動する共振要素装 置。31. 31. The apparatus of claim 30 for measuring absolute pressure, comprising: The cavity is evacuated and sealed with an optically driven, vibrating resonant element system. Place. 32.ゲージ圧力を測定するための請求の範囲第30項に記載の装置において、 上記第1の空胴が大気に連通されている装置。32. An apparatus according to claim 30 for measuring gauge pressure, comprising: An apparatus wherein said first cavity is in communication with the atmosphere. 33.温度を感知するための請求の範囲第2項の装置であって、上記共振リボン 要素の両端が取り付けられる対向する第1及び第2の端をもつハウジング囲いを さらに含み、さらに上記ハウジング囲い構造は上記リボン要素とは異なった膨張 温度係数をもつことを特徴とする光学的に駆動され、振動する共振要素装置。33. 3. The apparatus of claim 2 for sensing temperature, wherein the resonant ribbon a housing enclosure having opposing first and second ends to which opposite ends of the element are attached; further comprising: the housing enclosure structure having a different expansion than the ribbon element; An optically driven, vibrating resonant element device characterized by a temperature coefficient. 34.機械的圧力の力を感知する請求の範囲第2項の装置であって、上記共振リ ボン要素は第1及び第2の端をもち、さらに g)第1及び第2の端壁、及び上記端に垂直でそれらの間の縦軸線を取り巻く少 なくとも1つの隣接する側壁であって内部表面をもつ囲いを形成し、h)張力下 にある上記共振リボン要素の第1及び第2の端を上記第1及び第2の端壁の内側 に固着するため取付け装置、及び i)上記隣接する側壁と上記機械的圧力の力の間に介在し、上記機械的圧力の力 を上記それそれの端壁から分離しかつ上記機械的圧力の力のみを上記側壁へ伝達 するためのスペーサであって、上記力は上記縦軸線と同軸に伝達されるスペーサ を含む光学的に駆動され、振動する共振要素装置。34. 2. A device according to claim 2 for sensing the force of mechanical pressure, wherein the resonant The bong element has first and second ends, and g) first and second end walls and a small wall perpendicular to said ends and surrounding a longitudinal axis therebetween; at least one adjacent side wall forming an enclosure with an internal surface; h) under tension; the first and second ends of said resonant ribbon element located inside said first and second end walls; a mounting device for securing to the i) interposed between said adjacent side wall and said mechanical pressure force, said mechanical pressure force; from the respective end walls and transmitting only the force of the mechanical pressure to the side walls. a spacer for transmitting the force coaxially with the vertical axis; an optically driven, vibrating resonant element device comprising: 35.請求の範囲第3項の装置であって、内部空胴をもち流体圧力の力と連通す ることにより上記流体圧力の力を感知するための共振中空はり構造物を含み、ま たさらに、上記圧力源及び上記共振中空はり内部空胴を分離して平衡にある蒸気 を含む光学的に駆動され、振動する共振要素装置。35. 3. The device of claim 3, having an internal cavity and communicating with a fluid pressure force. It includes a resonant hollow beam structure for sensing the force of the fluid pressure by Furthermore, the pressure source and the internal cavity of the resonant hollow beam may be separated to generate the steam in equilibrium. an optically driven, vibrating resonant element device comprising: 36.請求の範囲第1項の装置であって、上記変換器と上記電気的起動装置との 間の電気的接続を遮断する装置をさらに含む光学的に駆動され、振動する共振要 素装置。36. The apparatus of claim 1, wherein said converter and said electrical activation device are connected to each other. the optically driven, vibrating resonant element further including a device for breaking the electrical connection between the Elementary equipment. 37.請求の範囲第2項の装置であって、上記電気的起動装置への電気的接続の ための、遠隔電気的通信及び振動する共振要素装置の隔離のための端子装置をさ らに含む光学的に駆動され、振動する共振要素装置。37. 2. The apparatus of claim 2, wherein the electrical connection to the electrical activation device is terminal devices for remote electrical communication and isolation of vibrating resonant element equipment. and an optically driven, vibrating resonant element device. 38.請求の範囲第37項の装置であって、上記変換器と上記電気的起動装置の 間の電気的接続を遮断する装置をさらに含む光学的に駆動され、振動する共振要 素装置。38. 38. The apparatus of claim 37, wherein said converter and said electrical activation device the optically driven, vibrating resonant element further including a device for breaking the electrical connection between the Elementary equipment.
JP60503088A 1984-05-07 1985-05-03 Improved fiber optic remote sensor Pending JPS61502077A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US60753284A 1984-05-07 1984-05-07
US607532 1984-05-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61502077A true JPS61502077A (en) 1986-09-18

Family

ID=24432683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60503088A Pending JPS61502077A (en) 1984-05-07 1985-05-03 Improved fiber optic remote sensor

Country Status (7)

Country Link
EP (1) EP0181397A1 (en)
JP (1) JPS61502077A (en)
AU (1) AU575193B2 (en)
DK (1) DK4986D0 (en)
FI (1) FI74541C (en)
NO (1) NO860026L (en)
WO (1) WO1985005178A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01314918A (en) * 1988-06-02 1989-12-20 Luxtron Corp Apparatus and method for detecting electromagnetic parameter using vibrator

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713540A (en) * 1985-07-16 1987-12-15 The Foxboro Company Method and apparatus for sensing a measurand
GB8610252D0 (en) * 1986-04-26 1986-06-25 Stc Plc Remote sensor
GB2192456B (en) * 1986-07-12 1990-07-04 Stc Plc Optical sensor
US4733561A (en) * 1986-07-21 1988-03-29 The Foxboro Company Self-oscillating, optical resonant sensor
GB8701556D0 (en) * 1987-01-24 1987-02-25 Schlumberger Electronics Uk Sensors
DE4414558C1 (en) * 1994-04-22 1995-11-09 Meyer Neontrafoproduktion Gmbh Process and arrangement for the verification of measurement accuracy and for documentation for quality assurance in the manufacture of fluorescent tube systems

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4521684A (en) * 1982-02-22 1985-06-04 The Foxboro Company Optical measurement system with light-driven vibrating sensor element
GB2121953B (en) * 1982-06-10 1985-09-04 Itt Ind Ltd Improvements in transducers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01314918A (en) * 1988-06-02 1989-12-20 Luxtron Corp Apparatus and method for detecting electromagnetic parameter using vibrator

Also Published As

Publication number Publication date
NO860026L (en) 1986-03-04
FI860047A (en) 1986-01-06
FI860047A0 (en) 1986-01-06
WO1985005178A1 (en) 1985-11-21
FI74541C (en) 1988-02-08
EP0181397A1 (en) 1986-05-21
DK4986A (en) 1986-01-07
FI74541B (en) 1987-10-30
AU4606185A (en) 1985-11-28
DK4986D0 (en) 1986-01-07
AU575193B2 (en) 1988-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4743752A (en) Fiber optic remote sensor
US4521684A (en) Optical measurement system with light-driven vibrating sensor element
EP0161671B1 (en) Optical sensors for detecting physical parameters
US4632551A (en) Passive sampling interferometric sensor arrays
US4897541A (en) Sensors for detecting electromagnetic parameters utilizing resonating elements
US4787741A (en) Fiber optic sensor
US5155548A (en) Passive fiber optic sensor with omnidirectional acoustic sensor and accelerometer
Jo et al. Miniature fiber acoustic sensors using a photonic-crystal membrane
JPS63500331A (en) Major land sensing method and device
US4405198A (en) Extended fiber optic sensor using birefringent fibers
US5231611A (en) Wavelength multiplexed fiber optics resonant ring hydrophone array
GB2146120A (en) Photoacoustic force sensor
CA1203701A (en) Fiber-optic luminescence sensor utilising interference in a thin layer structure
JPS61502077A (en) Improved fiber optic remote sensor
US6714007B2 (en) Optically powered resonant integrated microstructure magnetic field gradient sensor
EP0244087A2 (en) Remote temperature-compensated pressure sensor
US6515939B1 (en) Pulse sampled optical fiber hydrophone array (U)
JPS6133451B2 (en)
EP0813802B1 (en) Passive acousto-optic modulator
CA1233664A (en) Improved fiber optic remote sensor
JPH04301502A (en) Improvement in optical detecting system
US6320992B1 (en) Integrated optic accelerometer and method
CN1215158A (en) Time division multiplexing array for non-acoustics light pressure transducer
KR20090028044A (en) System for measuring surface vibration using interferometer and method therefor
JPH0752118B2 (en) measuring device