JPS6160200A - Light-applied measuring apparatus - Google Patents

Light-applied measuring apparatus

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Publication number
JPS6160200A
JPS6160200A JP18165484A JP18165484A JPS6160200A JP S6160200 A JPS6160200 A JP S6160200A JP 18165484 A JP18165484 A JP 18165484A JP 18165484 A JP18165484 A JP 18165484A JP S6160200 A JPS6160200 A JP S6160200A
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JP
Japan
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light
signal
amount
reference light
physical quantity
Prior art date
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Pending
Application number
JP18165484A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
角谷 好簣
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Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
Original Assignee
Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kyowa Electronic Instruments Co Ltd filed Critical Kyowa Electronic Instruments Co Ltd
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Publication of JPS6160200A publication Critical patent/JPS6160200A/en
Pending legal-status Critical Current

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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】 (a)  技術分野 本発明は、光応用計測装置に関し、より詳細には光導波
路および物理量/光変換器を用いた計測装置において信
号光の損失変動による計測誤差を補償する光応用計測装
置に関するものである。
Detailed Description of the Invention (a) Technical Field The present invention relates to an optical applied measurement device, and more specifically, to a measurement device using an optical waveguide and a physical quantity/optical converter, which compensates for measurement errors due to fluctuations in loss of signal light. This invention relates to an optical application measurement device.

(b)  従来技術 光応用計測装置の光導波路では、光ファイバを導波路と
して用いており、温度変化や曲げ応力による伝送特性の
変動が不正出力となるため、これを補償する必要がある
(b) Conventional technology The optical waveguide of the optical applied measurement device uses an optical fiber as the waveguide, and fluctuations in transmission characteristics due to temperature changes and bending stress cause incorrect output, so it is necessary to compensate for this.

第2図は、従来用いられていた光応用計測装置における
損失変動の補償方法の一例を示したものである。この例
では、発光部1より発せられた信号光が光ファイバ2を
介して検出部3に導かれ、検出部3で被測定物理量に応
じて変化した信号光が光ファイバ4を介して受光部5に
導かれるにこで、検出部3は、例えば被測定物理量であ
る圧力を光ファイバで受け、光ファイバに生じた変形に
よる信号光の損失からこの物理量を検出するものである
。また、光ファイバ2を介して検出部3に導かれる信号
光の一部は、検出部3と同一環境下であって被測定物理
量の影響を受けない光ファイバ6と、光ファイバ4と同
一条件にある光ファイバ7とを介して受光部5に導かれ
ている。そして、これらの発光部1、検出部3、受光部
5と、光ファイバ2゜4、、.6.7とは、それぞれ光
コネクタ8によって接続されている。
FIG. 2 shows an example of a method for compensating for loss fluctuations in a conventionally used optical application measuring device. In this example, signal light emitted from a light emitting unit 1 is guided to a detection unit 3 via an optical fiber 2, and the signal light changed in accordance with the physical quantity to be measured in the detection unit 3 is transmitted via an optical fiber 4 to a light receiving unit. 5, the detection unit 3 receives pressure, which is a physical quantity to be measured, through an optical fiber, and detects this physical quantity from the loss of signal light due to deformation of the optical fiber. Further, a part of the signal light guided to the detection section 3 via the optical fiber 2 is transmitted to the optical fiber 6 which is under the same environment as the detection section 3 and is not affected by the physical quantity to be measured, and under the same conditions as the optical fiber 4. It is guided to the light receiving section 5 via an optical fiber 7 located at the center. The light emitting section 1, the detecting section 3, the light receiving section 5, and the optical fibers 2.4, . 6 and 7 are connected by optical connectors 8, respectively.

このような構成とした場合、検出部3と光ファイバ6ど
の分光比さえ既知のものであれば、光ファイバ4を介し
て導かれた信号光の光量を光ファイバ7を介して導かれ
た信号光の光量で割ることによって検出部3の光の通過
率を計算できる。従って、光ファイバの伝送損失をキャ
ンセルさせた状態で被測定物理量が検出されることとな
る。
In such a configuration, if the spectral ratio between the detection unit 3 and the optical fiber 6 is known, the light intensity of the signal light guided through the optical fiber 4 can be compared to the signal light guided through the optical fiber 7. The light passage rate of the detection unit 3 can be calculated by dividing by the amount of light. Therefore, the physical quantity to be measured is detected while canceling the transmission loss of the optical fiber.

しかしながら、この装置は、取扱いの都合上光コネクタ
8の着脱が必要であり、その際に生じる取付は誤差によ
る信号光の損失変動が計測に大きな影響を与えるという
問題があった。
However, in this device, it is necessary to attach and detach the optical connector 8 for convenience of handling, and there is a problem in that the loss fluctuation of the signal light due to the attachment error that occurs at that time has a large effect on the measurement.

損失変動を補償する他の方法としては温度測定の例であ
るが、波長の異なる2つの光波を用い損失変動のモニタ
を行い、演算回路で信号処理する方法がある。
Another method for compensating for loss fluctuations, such as temperature measurement, is to monitor loss fluctuations using two light waves with different wavelengths, and perform signal processing using an arithmetic circuit.

即ち、例えば時分割で各光波を光半導体よりなる検出部
に送出し、検出部からの各光波を受、先部で受けその強
度の比から被測定物理量を検出する。この方法は、光半
導体が急峻な光学的基礎吸収端波長λgを有し、この波
長λgより短波長の光波を殆んど吸収する性質を利用し
たものである。従って、上記2光波のうち一方の波長を
この光半導体の吸収端付近に選び、この波長を信号光と
し被測定物理量による吸収端の移動を信号光の強度変化
として検出する。他方の波長は、この吸収端波長より充
分長く設定しておき、これを参照光とする。参照光は、
被測定物理量によって強度変化を受けないため、検出さ
れた参照光の強度変化は損失変動によるものである。従
って、信号光と参照光の比を取ればこの損失量は除去す
ることができる。
That is, for example, in a time-division manner, each light wave is sent to a detection section made of an optical semiconductor, each light wave is received from the detection section, and the physical quantity to be measured is detected from the ratio of the received intensities. This method utilizes the property that an optical semiconductor has a steep optical fundamental absorption edge wavelength λg and absorbs almost all light waves having a wavelength shorter than this wavelength λg. Therefore, one of the wavelengths of the two light waves is selected near the absorption edge of the optical semiconductor, and this wavelength is used as signal light, and movement of the absorption edge due to the physical quantity to be measured is detected as a change in the intensity of the signal light. The other wavelength is set to be sufficiently longer than this absorption edge wavelength, and this is used as the reference light. The reference light is
Since the intensity does not change depending on the physical quantity to be measured, the intensity change of the detected reference light is due to loss variation. Therefore, this amount of loss can be removed by taking the ratio of the signal light and the reference light.

しかしながら、この方法では、信号光と参照光とが同じ
検出部を通過するため、検出の方法も自ずと制約を受け
ていた。
However, in this method, since the signal light and the reference light pass through the same detection section, the detection method is naturally subject to limitations.

さらに、従来の他の方法として特開昭58−62799
号に開示された2波長方式のものがある。この方式では
、波長の異なる信号光と参照光とを参照光反射フィルタ
を介して検出部に供給し、検出部内で反射された信号光
と該フィルタにより反射された参照光とを受光部で受け
その強度比から信号光の変化分を求め物理量を検出して
いる。
Furthermore, as another conventional method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-62799
There is a two-wavelength method disclosed in No. In this method, signal light and reference light with different wavelengths are supplied to the detection section via a reference light reflection filter, and the signal light reflected within the detection section and the reference light reflected by the filter are received at the light receiving section. The physical quantity is detected by determining the amount of change in the signal light from the intensity ratio.

しかしながら、この方式は、反射型の検出部を有したも
のに限定され、その応用範囲も狭く、また、参照光と信
号光との強度の比を求めるため、割算を行う演算器が必
要となり、その全構成が複雑化しコストアップの要因と
なっていた。
However, this method is limited to those with a reflective detection section, and its range of application is narrow.Also, in order to find the ratio of the intensity of the reference light and the signal light, a calculation unit that performs division is required. However, the overall configuration has become complicated, leading to an increase in costs.

(c) 目的 本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、
発光部と受光部とを結ぶ先導波路やその結合部等の損失
変動による計測誤差を効果的に補償することのできる光
応用計測装置を提供することを目的とする。
(c) Purpose The present invention has been made in view of the above-mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide an optical measurement device that can effectively compensate for measurement errors caused by loss fluctuations in the leading wavepath connecting the light emitting part and the light receiving part, the coupling part thereof, etc.

(d)  構成 上記目的を達成するために、本発明による光応用計測装
置は、信号光およびこの信号光とは波長の異なる参照光
を発する発光部と、この発光部からの前記信号光および
前記参照光を第1の光導波路を介して同時的にまたは選
択的に受け電気信号に変換する第1の受光部と、この第
1の受光部により受光された前記参照光の受光量に対応
した電気信号を一時的に保持する記憶手段と、前記発光
部から発せられる前記信号光および前記参照光を第2の
光導波路を介して受けその信号光および参照光を分離す
る努離手段と、この分離手段により分離された前記信号
光を受け被測定物理量の大きさを光強度に変換する物理
量/光変換器と、この物理量/光変換器とは前記被測定
物理量以外の環境条件を同じくされ前記分離手段により
分離された前記参照光を導通する第3の先導波路と、こ
の第3の光導波路を介して射出された前記参照光と前記
物理量/光変換器を介して射出された前記信号光を第4
の光導波路で結合させそしてそれらの信号を受け電気信
号に変換する第2の受光部と、この第2の受光部により
受光された前記参照光の受光量が一定となるように前記
発光部による前記参照光の発光量を制御する第1の制御
手段と、この第1の制御手段により一定に制御され前記
記憶手段に電気信号に変換されて保持された前記参照光
の受光量に対し前記第1の受光部による前記信号光の受
光量が一定となるように前記発光部による前記信号光の
発光量を制御する第2の制御手段とから構成され、前記
第2の受光部により受光された前記信号の受光量から被
測定物理量を検出することを特徴とするものである。
(d) Configuration In order to achieve the above object, the optical application measurement device according to the present invention includes a light emitting section that emits a signal light and a reference light having a wavelength different from that of the signal light, and a light emitting section that emits a signal light and a reference light having a different wavelength from the signal light. a first light receiving section that simultaneously or selectively receives the reference light via a first optical waveguide and converts it into an electrical signal; a storage means for temporarily holding an electric signal; a separation means for receiving the signal light and the reference light emitted from the light emitting section through a second optical waveguide and separating the signal light and the reference light; A physical quantity/optical converter that receives the signal light separated by the separation means and converts the magnitude of the physical quantity to be measured into light intensity, and this physical quantity/optical converter have the same environmental conditions other than the physical quantity to be measured. a third leading waveguide that conducts the reference light separated by the separation means; the reference light emitted through the third optical waveguide; and the signal light emitted via the physical quantity/light converter. The fourth
a second light-receiving section that receives the signals and converts them into electrical signals; a first control means for controlling the amount of light emitted by the reference light; a second control means for controlling the amount of the signal light emitted by the light emitting section so that the amount of the signal light received by the first light receiving section is constant; The present invention is characterized in that the physical quantity to be measured is detected from the amount of received light of the signal.

以下、本発明を実施例に基づき詳述する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on Examples.

第1図は、本発明の一実施例である光応用計測装置全体
の構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an optical application measurement device that is an embodiment of the present invention.

同図において、αは制御側を意味し、βは検出側を意味
する。このうち、制御側αには、パルス発生器9、イン
バータ10、発光ダイオード駆動回路11.12によっ
て発光部である参照光発光ダイオードLEDIおよび信
号光発光−’/  − ダイオードLED2を交互に発光させ、これら波長の異
なる2つの光波をそれぞれ第1の光導波路である光ファ
イバ13および14を介して第1の受光部である受光ダ
イオードPDIに導く。ここで、光ファイバ13.14
は、破線で示し、また、光波の分岐点および合流点には
それぞれ分岐器15a 、 15b 、 15e 、結
合器16a 、16b 、16cが設けられている。受
光ダイオードPDIにより受光された光波は、増幅器1
7で増幅された後、記憶手段であるサンプルホールド回
路18によってその受光量に相応する電気量(例えば電
圧)の形でホールドされる。このサンプルホールド回路
18は、パルス発生器9の出力信号によって制御されて
おり、参照光発光ダイオードLEDIからの参照光の受
光量情報のみをホールドする。発光ダイオードLEDI
、LED2から発せられた光波は、それぞれ分岐器15
a、15bおよび光ファイバ19.20を介して結合器
16bで合流され、光コネクタ21aより検出側βへ送
出される。制御側αと検出側βとは、第2の光導波路で
ある光ファイバ22によって連結されている。
In the figure, α means the control side, and β means the detection side. Among these, on the control side α, a reference light emitting diode LEDI and a signal light emitting diode LED2, which are light emitting parts, are caused to emit light alternately by a pulse generator 9, an inverter 10, and a light emitting diode drive circuit 11.12. These two light waves having different wavelengths are guided to a light receiving diode PDI, which is a first light receiving section, through optical fibers 13 and 14, which are first optical waveguides, respectively. Here, the optical fiber 13.14
are shown by broken lines, and splitters 15a, 15b, 15e and couplers 16a, 16b, 16c are provided at the branching points and merging points of the light waves, respectively. The light wave received by the photodetector diode PDI is transmitted to the amplifier 1.
After being amplified in step 7, the sample and hold circuit 18, which is a storage means, holds the light in the form of an electrical quantity (for example, voltage) corresponding to the amount of light received. This sample and hold circuit 18 is controlled by the output signal of the pulse generator 9, and holds only information on the amount of reference light received from the reference light emitting diode LEDI. Light emitting diode LEDI
, the light waves emitted from the LEDs 2 are sent to the splitter 15, respectively.
a, 15b and optical fibers 19, 20, are combined at the coupler 16b, and sent to the detection side β from the optical connector 21a. The control side α and the detection side β are connected by an optical fiber 22, which is a second optical waveguide.

検出側βの光コネクタ21bから導かれた光波は、分岐
器15cによって分岐され、分離手段であるフィルタ2
3および24に導かれる。フィルタ23は発光ダイオー
ドLEDIからの波長λ1の参照光のみを透過させるも
のであり、また、フィルタ24は発光ダイオードL E
 D 2からの波長λ2の信号光のみを透過させるもの
である。フィルタ23を透過した参照光は、第3の先導
波路である光ファイバ25を介して結合器1.6cに導
かれる。一方、フィルタ24を透過した信号光は、物理
量/光変換器であるセンサ26を介して結合器16cに
導かれる。ここで、センサ26は、被測定物理量、例え
ば被測定圧力に応じて信号光の通過率を変化させるもの
である。結合器16cからの光波は、光ファイバ27を
介して光コネクタ21cに導かれる。
The light wave guided from the optical connector 21b on the detection side β is branched by a splitter 15c, and then passed through a filter 2 which is a separating means.
3 and 24. The filter 23 transmits only the reference light of wavelength λ1 from the light emitting diode LEDI, and the filter 24 transmits only the reference light of wavelength λ1 from the light emitting diode LEDI.
It allows only the signal light of wavelength λ2 from D2 to pass through. The reference light that has passed through the filter 23 is guided to the coupler 1.6c via the optical fiber 25, which is the third leading wavepath. On the other hand, the signal light transmitted through the filter 24 is guided to the coupler 16c via the sensor 26, which is a physical quantity/light converter. Here, the sensor 26 changes the passage rate of the signal light according to the physical quantity to be measured, for example, the pressure to be measured. The light wave from coupler 16c is guided to optical connector 21c via optical fiber 27.

そして、光コネクタ21cから送出された光波は、光フ
ァイバ28を介して制御側αの光コネフタ21dに導か
れ、第2の受光部である受光ダイオードPD2によって
電気量(例えば電圧)に変換され、増幅器29で増幅さ
れる。受光ダイオードPD2により測光された参照光の
受光量は、第1の制御手段である制御回路30によって
一定値となるように参照光の発光ダイオード駆動回路1
1が制御される。また、信号光の発光量は、サンプルホ
ールド回路18により先にホールドされた参照光の受光
ダイオードPDIによる受光量に対して一定倍率となる
ように。
The light wave sent out from the optical connector 21c is guided to the optical connector cover 21d on the control side α via the optical fiber 28, and is converted into an amount of electricity (for example, voltage) by the light receiving diode PD2, which is the second light receiving section. It is amplified by an amplifier 29. The light emitting diode drive circuit 1 for the reference light is controlled so that the amount of light received by the reference light measured by the light receiving diode PD2 becomes a constant value by the control circuit 30 which is the first control means.
1 is controlled. Further, the amount of signal light emitted is set to be a constant magnification of the amount of reference light previously held by the sample and hold circuit 18 and received by the light receiving diode PDI.

第2の制御手段である制御回路31によって信号光の発
光ダイオード駆動回路12が制御される。
The signal light light emitting diode drive circuit 12 is controlled by a control circuit 31 which is a second control means.

次に、以上のように構成された光応用計測装置における
損失変動の補償方法を順に説明する。
Next, a method of compensating for loss fluctuations in the optical measurement device configured as described above will be explained in order.

■ 参照光発光ダイオードLEDI (以下、単にLE
DIと記す)を点灯させる。この時、信号光発光ダイオ
ードLED2 (以下、単にLED2と記す)は消灯さ
れている。波長λ1の参照光は、光ファイバ19.22
および光コネクタ21a、21bを介して検出側βの分
岐器15cに射出され、波長λ1の光波のみを通すフィ
ルタ23を通過し、光ファイバ25゜27.28および
光コネクタ21.c、21dを介して制御側αの受光ダ
イオードPD2 (以下、単にPD2と記す)を照射す
る。この時、参照光の受光量が一定値Aとなるように制
御回路30によりLEDlの出力をコントロールする。
■ Reference light light emitting diode LEDI (hereinafter simply referred to as LE)
(denoted as DI) lights up. At this time, the signal light emitting diode LED2 (hereinafter simply referred to as LED2) is turned off. The reference light with wavelength λ1 is connected to optical fiber 19.22.
and is emitted to the branching device 15c on the detection side β via the optical connectors 21a and 21b, passes through the filter 23 that passes only the light wave of wavelength λ1, and is connected to the optical fiber 25°27.28 and the optical connector 21. The light receiving diode PD2 (hereinafter simply referred to as PD2) on the control side α is irradiated via the light receiving diode PD2 (hereinafter simply referred to as PD2) through the light receiving diode PD2 (hereinafter simply referred to as PD2). At this time, the output of the LED 1 is controlled by the control circuit 30 so that the amount of received reference light becomes a constant value A.

この制御されたLEDlの出力Q1は、LEDlからP
D2までの参照光の通過率をT1とすると、 Q + = A / T +            
  (1,)となる。
The output Q1 of this controlled LEDl is P from LEDl.
If the passage rate of the reference light up to D2 is T1, then Q + = A / T +
(1,).

■ LEDIからの参照光の一部は、光ファイバ13を
介して受光ダイオードPDI(以下、単にPDIと記す
)を照射する。PDlによる参照光の受光量B+は、L
EDIからP D’ 1までの参照光の通過率をT2と
すると、 B+ =Q+  ・T2 = (A/T+ )  ・T
2  (2)となる。この受光量B1は、サンプルボー
ルド回路18によりLEDIが消灯される直前の値が電
気的にホールドされる。
(2) A part of the reference light from the LEDI irradiates the light receiving diode PDI (hereinafter simply referred to as PDI) via the optical fiber 13. The amount of reference light received by PDl B+ is L
If the passage rate of the reference light from EDI to PD' 1 is T2, then B+ = Q+ ・T2 = (A/T+) ・T
2 (2). The received light amount B1 is electrically held at the value immediately before the LEDI is turned off by the sample bold circuit 18.

■ 次に、LEDIを消灯させ、LED2を点灯する。■ Next, turn off LEDI and turn on LED2.

波長λ2の信号光は、光ファイバ14を介してPDIに
射出される。この時、信号光の受光量が、サンプルホー
ルド回路18によりホールドされた参照光の受光量B1
に対して一定の倍率Cを有するように制御回路31によ
りLED2の出力をコントロールする。この制御された
LED2の出力Q2は、LED2からPDIまでの信号
光の通過率をTsとすると、Qz=B+  ・C/T1
1         (3)となる。
The signal light having the wavelength λ2 is emitted to the PDI via the optical fiber 14. At this time, the amount of received signal light is the amount of received reference light B1 held by the sample and hold circuit 18.
The output of the LED 2 is controlled by the control circuit 31 so as to have a constant magnification C relative to the output voltage. The output Q2 of this controlled LED2 is Qz=B+ ・C/T1, where Ts is the passing rate of the signal light from the LED2 to the PDI.
1 (3).

■ LED2からの信号光(波長λ2)の残余の部分は
、光ファイバ20.22および光コネクタ21a、21
bを介して検出側βの分岐器15cに射出され、波長λ
2の光波のみを通すフィルタ24を通過し、物理量/光
変換器であるセンサ26と、光ファイバ27.28およ
び光コネクタ21c、21dを介して制御側αのPD2
に射出される。ここで、センサ26は被測定物理量に応
じて光波の通過率ηが変化するものである。この時、P
D2により受光される受光量Xは、L E D 2から
PD2までの信号光の被測定物理量によらない通過率を
T4とすると、(3)式の関係から、 X=(B+  ・C/Ta)  ・T4・η=A−T2
・C−T4・η/ T +  ・T3 (4)となる。
■ The remaining part of the signal light (wavelength λ2) from LED 2 is transmitted through optical fiber 20.22 and optical connectors 21a and 21.
b to the branching device 15c on the detection side β, and the wavelength λ
PD 2 on the control side α passes through a filter 24 that passes only the light waves of
is injected into the Here, the sensor 26 has a light wave passage rate η that changes depending on the physical quantity to be measured. At this time, P
The amount of light received by D2, X, is calculated as follows from the relationship of equation (3), where T4 is the passage rate of the signal light from LED2 to PD2 that is independent of the physical quantity to be measured. ) ・T4・η=A−T2
・C-T4・η/ T + ・T3 (4).

この(4)式において、A、Cは定数であり、T2/T
11の値は制御側αにおいて予め測定が可能であるかあ
るいは同一条件下で既知のものとすることができる。ま
た、T+ 。
In this equation (4), A and C are constants, and T2/T
The value of 11 can be measured in advance on the control side α or can be known under the same conditions. Also, T+.

T4の値は、それぞれ光ファイバによる伝送損失あるい
は光コネクタによる損失等によって常時変動するもので
あるが、双方とも同一条件下におかれたものの通過率を
示すため、その比T 4 /T Iは一定と見做すこと
ができる。従って、(4)式はKを常数とすると、 X=K・η −(4)’ と表わすことができる。ここで、各光ファイバは波長に
よってその通過率が多少異なるが、その差異は予め測定
して定数化することができる。
The value of T4 constantly fluctuates due to transmission loss due to the optical fiber or loss due to the optical connector, etc., but since both indicate the passage rate under the same conditions, the ratio T 4 /T I is It can be regarded as constant. Therefore, equation (4) can be expressed as X=K·η −(4)′, where K is a constant. Here, each optical fiber has a somewhat different transmission rate depending on the wavelength, but the difference can be measured in advance and made into a constant.

■ 再び、LED2を消灯し、LEDlを点灯させるこ
とによって上記■〜■の過程を繰り返す。
(2) Repeat steps (1) to (2) above by turning off LED2 and turning on LED1 again.

第3図(a)、(b)は、第1図に示す実施例の各部の
入力信号または出力信号のタイミングチャートを示した
ものである。
FIGS. 3(a) and 3(b) show timing charts of input signals or output signals of each part of the embodiment shown in FIG.

同図(a)に基づき説明すると、先ず、L E D 1
より発せられ当初誤差あるいはノイズを含んだ参照光は
、PD2によって受光され制御回路30によって直ちに
一定のレベルとされる。そして、LEDlより発せられ
るこのレベルの参照光は、PDIで受光されサンプルホ
ールド回路18によって次の参照光が発せられるまでホ
ールドされる。次に、LED2より発せられた信号光は
、当初誤差あるいはノイズを含んでいるが、サンプルホ
ールド回路18によるホールド値によってただちに補正
される。そして、PD2からは、(4)2式に示すよう
に被測定物理量に比例した信号出力が得られる。第3図
(b)は、光ファイバ、光コネクタ等による損失変動が
大きい場合の各出力を示したものであり、その損失の分
だけLEDI、LED2の出力を増大させているが、P
D2により検出される参照光の受光量は常に同じ値(A
)となるように調整されるため、信号出力は常に同じレ
ベルで検出されることとなる。
To explain based on the same figure (a), first, L E D 1
The reference light emitted by the PD 2 and containing an initial error or noise is received by the PD 2 and immediately brought to a constant level by the control circuit 30. The reference light at this level emitted from the LED 1 is received by the PDI and held by the sample and hold circuit 18 until the next reference light is emitted. Next, although the signal light emitted from the LED 2 initially contains an error or noise, it is immediately corrected by the hold value by the sample and hold circuit 18. Then, from the PD 2, a signal output proportional to the physical quantity to be measured is obtained as shown in equation (4). Figure 3(b) shows each output when the loss variation due to optical fibers, optical connectors, etc. is large.The outputs of LEDI and LED2 are increased by the amount of loss, but P
The amount of reference light detected by D2 is always the same value (A
), the signal output is always detected at the same level.

以上のように、上記実施例によれば、制御側αと検出側
βとを連絡する光ファイバが途中径路において温度によ
る影響を受けたり、あるいは外力で曲げられるなどして
その伝送特性が変化しても、検出される信号出力にはい
っさい影響を及ぼすことがない。また、制御側αと検出
側βとを接続する光コネクタの接続状態が、測定箇所あ
るいはその接続作業の差異によって変動するようなこと
があっても信号出力は常に一定に保たれている。さらに
、発光部であるLEDI、LED2の出力が外部環境や
電源電圧の変動によって乱れた場合であっても、その影
響のない状態で信号出力を得ることが可能である。
As described above, according to the above embodiment, the transmission characteristics of the optical fiber that connects the control side α and the detection side β are affected by temperature during the route, or are bent by external force, etc., and the transmission characteristics thereof change. However, the detected signal output is not affected in any way. Further, even if the connection state of the optical connector connecting the control side α and the detection side β changes due to differences in the measurement location or the connection work, the signal output is always kept constant. Furthermore, even if the outputs of the light emitting units LEDI and LED2 are disturbed due to fluctuations in the external environment or power supply voltage, it is possible to obtain signal output without the influence.

尚、上述した実施例では時分割により−っの参照光で一
つの信号光の損失変動を補償する装置を示したが、次の
ようにして行うこともできる。
In the above-mentioned embodiment, an apparatus was shown in which the loss fluctuation of one signal light is compensated for using two reference lights by time division, but this can also be done in the following manner.

例えば、第4図は、非時分割で複数の信号光の損失変動
を補償するものであり、同図はその主要部のみを示した
ものである。制御側αにおいて、波長λ1の参照光を発
するLED3と、波長λ2の信号光を発するLED4と
、波長λ3の信号光を発するLED5からの光波は、そ
れぞれPD3.PD4.PD5によって同時に受光され
る。また、これらの光波は、検出側βにおいて、分岐器
15により分岐されてそれぞれフィルタ23,24a 
、24bに入力され波長λ1のみを通過させるフィルタ
23、波長λ2のみを通過させるフィルタ24a、波長
λ3のみを通過させるフィルタ24bによってそれぞれ
分離され、波長λ1の参照光は、センサ26a、26b
と同一条件下にある光ファイバ25を介して制御側αへ
、波長λ2.λ3の信号光は、それぞれセンサ26aお
よび26bを介して制御側αへと伝送される。制御側α
において、再びこれらの光波は、フィルタ32a。
For example, FIG. 4 shows a method for compensating loss fluctuations of a plurality of signal lights in a non-time division manner, and only the main part thereof is shown in FIG. On the control side α, light waves from an LED 3 that emits a reference light with a wavelength λ1, an LED 4 that emits a signal light with a wavelength λ2, and an LED 5 that emits a signal light with a wavelength λ3 are transmitted to PD3. PD4. The light is simultaneously received by the PD5. Furthermore, these light waves are branched by a splitter 15 on the detection side β and passed through filters 23 and 24a, respectively.
, 24b and are separated by a filter 23 that passes only the wavelength λ1, a filter 24a that passes only the wavelength λ2, and a filter 24b that passes only the wavelength λ3.
to the control side α via the optical fiber 25 under the same conditions as wavelength λ2 . The signal light of λ3 is transmitted to the control side α via sensors 26a and 26b, respectively. Control side α
At , these light waves are again filtered through filter 32a.

32b、32cで分岐され、それぞれPD6゜PD7.
PD8を照射する。ここで、破線は光ファイバを示して
いる。
Branched at 32b and 32c, respectively PD6°PD7.
Irradiate with PD8. Here, the broken line indicates an optical fiber.

この例では、PD6によりモニタされ一定値(A)とさ
れたLED3から発する参照光は、PD3の受光量とし
てサンプルホールド回路(図示せず)によりホールドさ
れるが、そのホールドされた値はPD4.PD5で検出
されたLED4およびLED5の出力を連続的に制御す
る点が時分割の場合と異なる点である。そのため、時分
割の場合と比較してよりきめ細かな損失変動の補償が可
能である。
In this example, the reference light emitted from the LED 3, which is monitored by the PD 6 and set to a constant value (A), is held by a sample and hold circuit (not shown) as the amount of light received by the PD 3, but the held value is held by the PD 4. The difference from the time-sharing case is that the outputs of LED4 and LED5 detected by PD5 are continuously controlled. Therefore, it is possible to compensate for loss fluctuations more precisely than in the case of time division.

第5図は、第4図に示したPD3〜PD5を一つの受光
ダイオードPD9とし、PD6〜PD8を一つの受光ダ
イオードPDIOとしたものである。この場合、PD9
およびP D i Oの直前に置かれた走査フィルタ3
3.34は、LED3からの光のみを通過させるものか
らLED5から光を通過させるものへと順次走査されて
ゆく。従って、この例の場合では受光ダイオードの数を
増加させずに複数の信号光の損失変動の補償および物理
量の計測が可能となる。
In FIG. 5, PD3 to PD5 shown in FIG. 4 are made into one light receiving diode PD9, and PD6 to PD8 are made into one light receiving diode PDIO. In this case, PD9
and scanning filter 3 placed just before P D i O
3.34 is sequentially scanned from one that only allows light from LED 3 to pass to one that allows light from LED 5 to pass. Therefore, in this example, it is possible to compensate for loss fluctuations of a plurality of signal lights and to measure physical quantities without increasing the number of light receiving diodes.

以上詳述したように、いずれの実施例においても光ファ
イバ、光コネクタ等による損失変動を補償し高精度な物
理量の測定ができる。また、従来の補償方法のように参
照光と信号光との比をとる必要がないため、そのための
演算器が不用となる。また、センサは、被測定物理量を
光強度に変換するものであればよく1例えば反射型のセ
ンサであってもよい。
As described in detail above, in any of the embodiments, it is possible to compensate for loss fluctuations caused by optical fibers, optical connectors, etc., and to measure physical quantities with high precision. Furthermore, since there is no need to calculate the ratio between the reference light and the signal light as in the conventional compensation method, there is no need for an arithmetic unit for this purpose. Further, the sensor may be any sensor as long as it converts the physical quantity to be measured into light intensity; for example, it may be a reflective sensor.

尚、本発明は、上述した実施例のみに限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変
形実施が可能である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、時分割で行う場合、一つの発光ダイオードで種
々の波長の光波を発振できるものを用いてもよい。そし
て、順次波長を変えて発光させることにより同じように
して損失変動の補償を行うことができる。その場合、例
えば第1図でT”DIに至る光ファイバ13,1.4は
共通とすることができる。
For example, when performing time division, a single light emitting diode that can oscillate light waves of various wavelengths may be used. Then, loss fluctuations can be compensated for in the same way by sequentially changing the wavelength and emitting light. In that case, for example, the optical fibers 13 and 1.4 leading to T''DI in FIG. 1 can be made common.

また、光波の分離手段としては、フィルタを用いる代り
に回折格子を用いてもよい。その場合、例えば回折格子
を通過した所定の回折角の方角に所定の受光ダイオード
、光ファイバ、センサ等を配置させるようにする。また
、走査フィルタ33.34の代りに回折格子を用いた場
合は、回折格子の軸の傾きを変化させればよい。
Further, as a means for separating light waves, a diffraction grating may be used instead of using a filter. In that case, for example, a predetermined light receiving diode, optical fiber, sensor, etc. is arranged in the direction of a predetermined diffraction angle that has passed through the diffraction grating. Furthermore, when a diffraction grating is used instead of the scanning filters 33 and 34, the inclination of the axis of the diffraction grating may be changed.

(e)  効果 以」二詳述したように本発明によれば、物理量/光変換
器に印加される信号光の強度を参照光を用いて常時一定
となるように制御することにより、光導波路およびその
接続部分等における信号光の損失変動を高精度に補償す
ることができ、被測定物理量をいかなる環境下において
も常に正確に計測し得る光応用計測装置を提供す−Jυ
 − ることかできる。
(e) Effects As described in detail in 2, according to the present invention, by controlling the intensity of the signal light applied to the physical quantity/optical converter so that it is always constant using the reference light, We provide an optical applied measurement device that can compensate for loss fluctuations in signal light at the connection parts, etc. with high precision, and can always accurately measure the physical quantity to be measured under any environment.
− I can do things.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の一実施例の全体構成を示すブロック
図、第2図は、従来例の原理を説明するための模式図、
第3図(a)および(b)は、第1図示の実施例の各部
の入出力をそれぞれ表わすタイミングチャート、第4図
および第5図は、本発明のそれぞれ異なる他の実施例の
構成を示す接続図である。 13、14.19’、 20゜ 22.25,27.28・・・・・・光ファイバ、] 
5a 、 15b 、 15c −・・・分岐器、] 
Ga 、  16b 、 16c −結合器、18・・
・・・・サンプルホールド回路、2]、a〜2]d・・
・・・・光コネクタ、23.24,24a 、’24b 32a〜32c 、33,34・・・・・・フィルタ、
26、26a 、 26b −センサ、30.31・・
・・・・制御回路、 LED’l〜L E D 5・・・・・・発光ダイオー
ド、2O− PDI〜PDIO・・・・・・受光ダイオード、α・・
・・・・制御側、 β・・・・・・検出側。 第3図 (a)            (b)第  4  図 2326a25 ・・“交市針 LED3→−イー−−−−一−p−収−16°°°′倖
−士♀7−而−ノ  11 LED5→−寸一オづ灯−i   l 24b  26
b  io−虻16
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of a conventional example,
FIGS. 3(a) and 3(b) are timing charts showing the input and output of each part of the embodiment shown in FIG. 1, and FIGS. 4 and 5 show the configurations of other different embodiments of the present invention. FIG. 13, 14.19', 20°22.25, 27.28...Optical fiber,]
5a, 15b, 15c --- Turnout,]
Ga, 16b, 16c - coupler, 18...
...sample hold circuit, 2], a~2]d...
...Optical connector, 23.24, 24a, '24b 32a-32c, 33,34...Filter,
26, 26a, 26b - sensor, 30.31...
...Control circuit, LED'l~LED5...Light emitting diode, 2O- PDI~PDIO...Light receiving diode, α...
...Control side, β...Detection side. Figure 3 (a) (b) 4th Figure 2326a25 ・・"Transfer indicator LED 3→-E----1-P-Collection-16°°°'Ko-shi♀7-Me-no 11 LED5→ -Sunichi Ozulight-i l 24b 26
b io-fly 16

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)信号光およびこの信号光とは波長の異なる参照光
を発する発光部と、この発光部からの前記信号光および
前記参照光を第1の光導波路を介して同時的にまたは選
択的に受け電気信号に変換する第1の受光部と、この第
1の受光部により受光された前記参照光の受光量に対応
した電気信号を一時的に保持する記憶手段と、前記発光
部から発せられる前記信号光および前記参照光を第2の
光導波路を介して受けその信号光および参照光を分離す
る分離手段と、この分離手段により分離された前記信号
光を受け被測定物理量の大きさを光強度に変換する物理
量/光変換器と、この物理量/光変換器とは前記被測定
物理量以外の環境条件を同じくされ前記分離手段により
分離された前記参照光を導通する第3の光導波路と、こ
の第3の光導波路を介して射出された前記参照光と前記
物理量/光変換器を介して射出された前記信号光とを受
け電気信号に変換する第2の受光部と、この第2の受光
部により受光された前記参照光の受光量が一定となるよ
うに前記発光部による前記参照光の発光量を制御する第
1の制御手段と、この第1の制御手段により一定に制御
され前記記憶手段に電気信号に変換されて保持された前
記参照光の受光量に対し前記第1の受光部による前記信
号光の受光量が一定となるように前記発光部による前記
信号光の発光量を制御する第2の制御手段とから構成さ
れ、前記第2の受光部により受光された前記信号光の受
光量から被測定物理量を検出することを特徴とする光応
用計測装置。
(1) A light emitting unit that emits a signal light and a reference light having a different wavelength from the signal light; and a light emitting unit that simultaneously or selectively transmits the signal light and the reference light from the light emitting unit through a first optical waveguide. a first light-receiving section that converts the received electrical signal into an electrical signal; a storage means that temporarily stores an electrical signal corresponding to the amount of the reference light received by the first light-receiving section; a separating means for receiving the signal light and the reference light through a second optical waveguide and separating the signal light and the reference light; a physical quantity/light converter that converts into intensity; a third optical waveguide that conducts the reference light separated by the separation means, the physical quantity/light converter having the same environmental conditions other than the physical quantity to be measured; a second light receiving section that receives the reference light emitted via the third optical waveguide and the signal light emitted via the physical quantity/optical converter and converts it into an electrical signal; a first control means for controlling the amount of the reference light emitted by the light emitting section so that the amount of the reference light received by the light receiving section is constant; The amount of the signal light emitted by the light emitting section is adjusted so that the amount of the signal light received by the first light receiving section is constant with respect to the amount of the reference light received after being converted into an electric signal in a storage means. and a second control means for controlling the second light receiving section, and detects a physical quantity to be measured from the amount of the signal light received by the second light receiving section.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0259347A (en) * 1988-08-24 1990-02-28 Nissha Printing Co Ltd Transfer material for mat fabrication and its manufacture
JP2007044410A (en) * 2005-08-12 2007-02-22 Pentax Corp Insertion shape detecting unit for endoscope
JP2018059862A (en) * 2016-10-07 2018-04-12 日本放送協会 Antenna characteristic measurement device
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