JPS6258115A - 光フアイバを用いた遠隔測定システム - Google Patents
光フアイバを用いた遠隔測定システムInfo
- Publication number
- JPS6258115A JPS6258115A JP60199896A JP19989685A JPS6258115A JP S6258115 A JPS6258115 A JP S6258115A JP 60199896 A JP60199896 A JP 60199896A JP 19989685 A JP19989685 A JP 19989685A JP S6258115 A JPS6258115 A JP S6258115A
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- JP
- Japan
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- light
- optical fiber
- core
- fiber
- measured
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- Pending
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- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
「産業上の利用分野」
この発明は圧力、温度等の物理ｌの変化およびその位置
を光ファイバを用いて検出する光ファイバを用いた遠隔
測定システムに関するものである。
を光ファイバを用いて検出する光ファイバを用いた遠隔
測定システムに関するものである。
「従来の技術」
従来、光ファイバを用いた遠隔測定では、被測定物理量
を検知するセンサに光を入射する光ファイバと、七のセ
ンサからの光を測定器に伝送するための光ファイバとを
個別に用いていたため、光ファイバが２本必要であった
。
を検知するセンサに光を入射する光ファイバと、七のセ
ンサからの光を測定器に伝送するための光ファイバとを
個別に用いていたため、光ファイバが２本必要であった
。
またセンサに光を入射する光ファイバと、センサからの
光を測定器に伝送する光ファイバとを同一のものにした
ものとして、後方散乱光を用いた遠隔測定システムがあ
るが、後方散乱光を測定するためには微少な光量を測定
できる高感度な光強度測定器や、反射光と入射光とを分
離する光方向性結合器などが必要で、システムが複雑か
つ高価になる欠点があった。
光を測定器に伝送する光ファイバとを同一のものにした
ものとして、後方散乱光を用いた遠隔測定システムがあ
るが、後方散乱光を測定するためには微少な光量を測定
できる高感度な光強度測定器や、反射光と入射光とを分
離する光方向性結合器などが必要で、システムが複雑か
つ高価になる欠点があった。
「問題点を解決するための手段」
この発明では、群屈折率の異なる複数のコアを有する光
ファイバを用い、その光ファイバの一端からその一部の
コアに光を入射し、被測定物理ｌの変化により、そのコ
アを伝搬する光が池のコアに漏洩・結合する量を変化さ
せる。光ファイバの他端からの出射光の光強度を経時的
に各コアごとに測定することにより前記被測定物理量の
変化量の大きさと変化位置との少くとも一方を信号処理
器で測定する。
ファイバを用い、その光ファイバの一端からその一部の
コアに光を入射し、被測定物理ｌの変化により、そのコ
アを伝搬する光が池のコアに漏洩・結合する量を変化さ
せる。光ファイバの他端からの出射光の光強度を経時的
に各コアごとに測定することにより前記被測定物理量の
変化量の大きさと変化位置との少くとも一方を信号処理
器で測定する。
「実施例」
第１図はこの発明の第１の実施例を説明する図であって
、被測定物理量をセンサによって測定するものである。
、被測定物理量をセンサによって測定するものである。
レーザ、ＬＥＤ（発光ダイオード）等（７） 光源１１
から光がパルスまたはステップ状に出射され、光ファイ
バ１２の一端（入射端）に入射される。光ファイバ１２
は群屈折率の異なる複数のコアを有する光。複数コアフ
ァイバ１２の他端（出射端）から出射される光はそのコ
アごとに光強度が経時的に光検出器１３により検出され
る。
から光がパルスまたはステップ状に出射され、光ファイ
バ１２の一端（入射端）に入射される。光ファイバ１２
は群屈折率の異なる複数のコアを有する光。複数コアフ
ァイバ１２の他端（出射端）から出射される光はそのコ
アごとに光強度が経時的に光検出器１３により検出され
る。
光ファイバ１２の途中に、被測定物理量の変化を検出し
、その検出に応じ光ファイバ１２に外乱を与えるセンサ
１４が設けられる。光源１１から光ファイバ１２への光
の入射は光ファイバ１２の一部のコアに対して行われる
。光フアイバ１２出射端では各コアに細径の光ファイバ
をつき合わせたり、出射光に光学的処理（ファー・フィ
ールド・パターン、レンズ系による接続）をほどこして
、各コアの光を分離してコアごとの光強度を険出し、そ
の各光強度の経時的変化を測定する。
、その検出に応じ光ファイバ１２に外乱を与えるセンサ
１４が設けられる。光源１１から光ファイバ１２への光
の入射は光ファイバ１２の一部のコアに対して行われる
。光フアイバ１２出射端では各コアに細径の光ファイバ
をつき合わせたり、出射光に光学的処理（ファー・フィ
ールド・パターン、レンズ系による接続）をほどこして
、各コアの光を分離してコアごとの光強度を険出し、そ
の各光強度の経時的変化を測定する。
第２図は複数コア光ファイバ１２の各棟側を示す。同図
Ａは群屈折率の異なる二つのコア１５ａ。
Ａは群屈折率の異なる二つのコア１５ａ。
１５ｂが断面円形のクラッド１６内に七の軸心の両側に
対形に埋置されたもので、コア１５ａ、１５ｂ間の間隔
Ｄ１および二つのコア１５ａ、１５ｂの群屈折率差を変
化させることでコア１５ａ、１５ｂ間の漏洩・結合量が
変化するのでシステム全体の感度が変えられる。この光
ファイバの群屈折率分布例を曲線１７ａで示す。第２図
Ｂは四つのコア１５８〜１５ｄをクラッド１６の軸心ま
わりに配した例であり、光量および時間差を各コア１５
３〜１５ｄについて測定することにより外乱の加わった
方向までも測定可能となる。第２図ＣおよびＤは二つの
コア１５ａ、１５ｂを同軸心状に配したもので、被測定
物理量を検知する場合、光ファイバ１２に加わる外乱が
、光ファイバ１２の周方向上のどの位置でも漏洩・結合
量が同一となるので方向性がなくなる。同図Ｃはコア１
５ａ、１５ｂ間にクラッド１６ａがある場合、同図りは
コア１５ａ、１５ｂ間にクラッドがない場合の例であり
、これらの群屈折率分布例をそれぞれ曲線１７Ｃ２１７
ｄとして示す。第２図Ｅは複数のコア１５ａ。
対形に埋置されたもので、コア１５ａ、１５ｂ間の間隔
Ｄ１および二つのコア１５ａ、１５ｂの群屈折率差を変
化させることでコア１５ａ、１５ｂ間の漏洩・結合量が
変化するのでシステム全体の感度が変えられる。この光
ファイバの群屈折率分布例を曲線１７ａで示す。第２図
Ｂは四つのコア１５８〜１５ｄをクラッド１６の軸心ま
わりに配した例であり、光量および時間差を各コア１５
３〜１５ｄについて測定することにより外乱の加わった
方向までも測定可能となる。第２図ＣおよびＤは二つの
コア１５ａ、１５ｂを同軸心状に配したもので、被測定
物理量を検知する場合、光ファイバ１２に加わる外乱が
、光ファイバ１２の周方向上のどの位置でも漏洩・結合
量が同一となるので方向性がなくなる。同図Ｃはコア１
５ａ、１５ｂ間にクラッド１６ａがある場合、同図りは
コア１５ａ、１５ｂ間にクラッドがない場合の例であり
、これらの群屈折率分布例をそれぞれ曲線１７Ｃ２１７
ｄとして示す。第２図Ｅは複数のコア１５ａ。
１５ｂ 、１５Ｃを同軸心状に配した例であり、その群
屈折率分布例を曲線１７ｅに示す。
屈折率分布例を曲線１７ｅに示す。
光ファイバ１２はこのような構造になっているから、光
ファイバの一部、例えば一つのコアｉ５ａに光を入射し
、その光ファイバ１２に外乱（曲がり、マイクロベンド
、側圧、温度、引張等）がセンサ１４により加えられる
と、池のコア１５ｂ又は１５Ｃ，１５ｄに、そのコア１
５ａの光が漏洩・結合する。その光の結合用は外乱の加
えられ方および大きさ等の外的要因やコア径、およびコ
ア間隔、群屈折率等の光ファイバ１２の構造に依存する
。（住田池′バンチファイバにおける漏話改善方′Ｐ：
”、昭和５９信学総全大、５３２）従ってセンサ１４に
より被測定物理量が検知され、これに対応して曲げ、マ
イクロベンド等が光ファイバ１２に与えられると、出射
端より各コア１５ａ。
ファイバの一部、例えば一つのコアｉ５ａに光を入射し
、その光ファイバ１２に外乱（曲がり、マイクロベンド
、側圧、温度、引張等）がセンサ１４により加えられる
と、池のコア１５ｂ又は１５Ｃ，１５ｄに、そのコア１
５ａの光が漏洩・結合する。その光の結合用は外乱の加
えられ方および大きさ等の外的要因やコア径、およびコ
ア間隔、群屈折率等の光ファイバ１２の構造に依存する
。（住田池′バンチファイバにおける漏話改善方′Ｐ：
”、昭和５９信学総全大、５３２）従ってセンサ１４に
より被測定物理量が検知され、これに対応して曲げ、マ
イクロベンド等が光ファイバ１２に与えられると、出射
端より各コア１５ａ。
１５ｂ（更には１５． Ｃ、１５ｄ ）について出射さ
れる光強度が変化する。
れる光強度が変化する。
センサ１４による光ファイバ１２に対する外乱の与え方
は例えば第３図に示すようにすればよい。
は例えば第３図に示すようにすればよい。
すなわち第３図Ａに示すように光ファイバ１２の一側に
支持体１８ａ、１８ｂを軸方向にずらして配し、光ファ
イバ１２の油側から被測定物理ｌに応じて変位する駆動
子１９により支持体１８ａ。
支持体１８ａ、１８ｂを軸方向にずらして配し、光ファ
イバ１２の油側から被測定物理ｌに応じて変位する駆動
子１９により支持体１８ａ。
１８ｂ間の光ファイバ１２を支持体１８ ａｒ １８
ｂ側に押して被測定物ｇ Ｂの変化により光ファイバ１
２にマイクロベンド２１を生じさせる。あるいは第３図
Ｂに示すように支持体２２とベローズ２３とにより光フ
ァイバ１２を挾み、被測定物理量に応じてベローズ２３
内の圧力を変化させてベローズ２３を伸縮させ、光ファ
イバ１２に側圧を、被測定物理量に応じて与える。
ｂ側に押して被測定物ｇ Ｂの変化により光ファイバ１
２にマイクロベンド２１を生じさせる。あるいは第３図
Ｂに示すように支持体２２とベローズ２３とにより光フ
ァイバ１２を挾み、被測定物理量に応じてベローズ２３
内の圧力を変化させてベローズ２３を伸縮させ、光ファ
イバ１２に側圧を、被測定物理量に応じて与える。
第４図はこの発明のシステムを用いて光ファイバ１２の
任意の位置にマイクロペンドを生じさせた時の光フアイ
バ出射側での光量および光ノくルスの時間差の出力の例
を示す図である。光コアイノ（１２として二つのコア１
５ａ、１５ｂを有するものな用い、光源１１の出射光と
して光）くルスを用いた場合である。光源１１から出射
された光ノくルスはコア１５ａのみに入射され、光検出
器１３から光源１１側に距離りの点で光ファイバー２に
外乱Ｆが与えられる。この外乱Ｆが与えられた点で光の
一部がコア１５からコア１５ｂに漏洩°結合する。その
後コア１５ａとコア１５ｂの群屈折率がＮａ、Ｎｂと異
なるため、光検出器１３に光ノくルヌが到達する時間が
コア１５ａと１５ｂとで第４ｔ’＞Ａ、Ｂに示すように
異なり、例えば第４図ではコア１５ｂからの光パルスは
△ｔだけ遅れる。外乱Ｆが与えられた点から光検出器１
３に光パルスが到達するまでの時間は Ｎａ コア１５ａ： ｔａ＝了・Ｌ （１）コア１５
ｂ： ｔ５＝＝△−Ｌ （２）（１） 、 （
２）式より光パルスの到達時間差△ｔはとなる。従って
外乱−食の加わった地点から光ファイバ１２の出射端ま
での距離りが（３）式で求まる。
任意の位置にマイクロペンドを生じさせた時の光フアイ
バ出射側での光量および光ノくルスの時間差の出力の例
を示す図である。光コアイノ（１２として二つのコア１
５ａ、１５ｂを有するものな用い、光源１１の出射光と
して光）くルスを用いた場合である。光源１１から出射
された光ノくルスはコア１５ａのみに入射され、光検出
器１３から光源１１側に距離りの点で光ファイバー２に
外乱Ｆが与えられる。この外乱Ｆが与えられた点で光の
一部がコア１５からコア１５ｂに漏洩°結合する。その
後コア１５ａとコア１５ｂの群屈折率がＮａ、Ｎｂと異
なるため、光検出器１３に光ノくルヌが到達する時間が
コア１５ａと１５ｂとで第４ｔ’＞Ａ、Ｂに示すように
異なり、例えば第４図ではコア１５ｂからの光パルスは
△ｔだけ遅れる。外乱Ｆが与えられた点から光検出器１
３に光パルスが到達するまでの時間は Ｎａ コア１５ａ： ｔａ＝了・Ｌ （１）コア１５
ｂ： ｔ５＝＝△−Ｌ （２）（１） 、 （
２）式より光パルスの到達時間差△ｔはとなる。従って
外乱−食の加わった地点から光ファイバ１２の出射端ま
での距離りが（３）式で求まる。
また被測定物理量の大きさはコア１５ａからコア１５
ｂ Ｉ：漏洩・結合する光量と被測定物理量との関係を
あらかじめ測定しておくことにより、光ファイバ１２の
出射側での光量をコア１５ｂについて測定すれば検出で
きる。これら被測定物理量の変化位置、その変化量を信
号処理器２５で求める。
ｂ Ｉ：漏洩・結合する光量と被測定物理量との関係を
あらかじめ測定しておくことにより、光ファイバ１２の
出射側での光量をコア１５ｂについて測定すれば検出で
きる。これら被測定物理量の変化位置、その変化量を信
号処理器２５で求める。
第５図は複数の測定点で被測定物理量が変化したときの
出力結果を示す。この場合光源１１は光パルスとし、コ
ア１５ａのみに入射する。各測定点で光パルスがコア１
５ｂに結合するため光パルスが複数回漏洩・結合するの
でコア１５ｂには複数の光パルスが得られ、コア１５ｂ
の出力側での各光ハルスの到達時間と、コア１５ａの光
パルス到達時間とをそれぞれ比較することにより、各外
乱の生じた点Ｌ１．Ｌ２を測定できる。また各測定点で
の被測定物理ｌの大きさはコア１５ｂの出力端での光量
のレベル比により測定可能である。
出力結果を示す。この場合光源１１は光パルスとし、コ
ア１５ａのみに入射する。各測定点で光パルスがコア１
５ｂに結合するため光パルスが複数回漏洩・結合するの
でコア１５ｂには複数の光パルスが得られ、コア１５ｂ
の出力側での各光ハルスの到達時間と、コア１５ａの光
パルス到達時間とをそれぞれ比較することにより、各外
乱の生じた点Ｌ１．Ｌ２を測定できる。また各測定点で
の被測定物理ｌの大きさはコア１５ｂの出力端での光量
のレベル比により測定可能である。
なお光検出器１３は光強度の経時変化を測定するもので
あり、通常のホトダイオード等を用いれば良い。
あり、通常のホトダイオード等を用いれば良い。
第６図に示すように特にセンサ１４を設けない場合でも
、光ファイバ１２自体に被測定物理量に応じて直接外乱
が加わるようにしてもよい。この場合の例として例えば
光ファイバ１２をケーブル内に入れ、その側圧の分布の
測定などに利用できる。
、光ファイバ１２自体に被測定物理量に応じて直接外乱
が加わるようにしてもよい。この場合の例として例えば
光ファイバ１２をケーブル内に入れ、その側圧の分布の
測定などに利用できる。
「発明の効果」
以上説明したようにこの発明によれば、１本の光ファイ
バで、その光ファイバの長手方向に沿う外乱分布、つま
り外乱位置およびその大きさを光ファイバの出射側で測
定でき、使用する光ファイバは１本で済み、かつ検出光
強度が強く、入射光と反射光との分離も必要とせず、比
較的容易に正確な測定が可能である。
バで、その光ファイバの長手方向に沿う外乱分布、つま
り外乱位置およびその大きさを光ファイバの出射側で測
定でき、使用する光ファイバは１本で済み、かつ検出光
強度が強く、入射光と反射光との分離も必要とせず、比
較的容易に正確な測定が可能である。
第１図はこの発明の実施例を示す構成図、第２図はこの
システムに使用する群屈折率の異なる複数のコアを有す
る光ファイバの各棟側の断面および群屈折率分布を示す
図、第３図は彼測定物理ｌにより光ファイバに外乱を与
える手段の例を示す図、第４図は二つのコアを有する光
ファイバと光パルスを用いてこのシステムを実施したと
きの出力例を示す図、第５図は複数の位置で被測定物理
量を測定するときの出力例を示す図、第６図は光フアイ
バ自体を被測定物理量に応じて外乱を与える手段とした
例を示す構成図である。 １１：光源、１２：群屈折率の異なる複数のコアを有す
る光ファイバ、１３：光検出器、１４：センサ、１５ａ
〜１５ｄ：コア、 １６ ＋ １６ａ〜１６ｂ：クラッ
ド、２５：信号処理器。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓オ １
図 信号処理器 ＞２ ２ Ａ Ｂ 分 ２ 図 Ｃ［） オ ３ 図 Ａ Ｅ３７ｉ７４
図
システムに使用する群屈折率の異なる複数のコアを有す
る光ファイバの各棟側の断面および群屈折率分布を示す
図、第３図は彼測定物理ｌにより光ファイバに外乱を与
える手段の例を示す図、第４図は二つのコアを有する光
ファイバと光パルスを用いてこのシステムを実施したと
きの出力例を示す図、第５図は複数の位置で被測定物理
量を測定するときの出力例を示す図、第６図は光フアイ
バ自体を被測定物理量に応じて外乱を与える手段とした
例を示す構成図である。 １１：光源、１２：群屈折率の異なる複数のコアを有す
る光ファイバ、１３：光検出器、１４：センサ、１５ａ
〜１５ｄ：コア、 １６ ＋ １６ａ〜１６ｂ：クラッ
ド、２５：信号処理器。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 草 野 卓オ １
図 信号処理器 ＞２ ２ Ａ Ｂ 分 ２ 図 Ｃ［） オ ３ 図 Ａ Ｅ３７ｉ７４
図
Claims (1)
- （１）群屈折率の異なる複数のコアを有する光ファイバ
と、 その光ファイバの一端においてその複数のコアの内、一
部のコアに光を入射する光源と、上記光ファイバの他端
より出射される光をその各コアごとに強度を検出する光
検出器と、上記光ファイバに、被測定物理量に応じてそ
のコア間の結合を変化させる外乱を与える手段と、 上記光検出器の出力から上記被測定物理量の変化を検出
する信号処理器とを具備する光ファイバを用いた遠隔測
定システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199896A JPS6258115A (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 光フアイバを用いた遠隔測定システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60199896A JPS6258115A (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 光フアイバを用いた遠隔測定システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258115A true JPS6258115A (ja) | 1987-03-13 |
Family
ID=16415404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60199896A Pending JPS6258115A (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 光フアイバを用いた遠隔測定システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6258115A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03231205A (ja) * | 1990-02-07 | 1991-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 応力付与型センサ用光ファイバ |
| US11054548B2 (en) | 2017-08-31 | 2021-07-06 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber, plastic optical fiber cable, connector-attached plastic optical fiber cable, optical communication system, and plastic optical fiber sensor |
-
1985
- 1985-09-09 JP JP60199896A patent/JPS6258115A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03231205A (ja) * | 1990-02-07 | 1991-10-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 応力付与型センサ用光ファイバ |
| US11054548B2 (en) | 2017-08-31 | 2021-07-06 | Asahi Kasei Kabushiki Kaisha | Plastic optical fiber, plastic optical fiber cable, connector-attached plastic optical fiber cable, optical communication system, and plastic optical fiber sensor |
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