JPS6271812A - Optical fiber sensor - Google Patents

Optical fiber sensor

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Publication number
JPS6271812A
JPS6271812A JP60212978A JP21297885A JPS6271812A JP S6271812 A JPS6271812 A JP S6271812A JP 60212978 A JP60212978 A JP 60212978A JP 21297885 A JP21297885 A JP 21297885A JP S6271812 A JPS6271812 A JP S6271812A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
optical fiber
fiber sensor
target
emitting element
Prior art date
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Pending
Application number
JP60212978A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Munenobu Suzuki
鈴木 宗伸
Mitsuru Ehashi
江橋 満
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6271812A publication Critical patent/JPS6271812A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To measure the quantity of displacement precisely even when the surface of a body to be measured is curved by arranging plural photodetection elements symmetrically about at least one projection element. CONSTITUTION:An optical fiber sensor 1 is formed of, for example, seven elements in one body. The projection element 5 is arranged at its center part and the photodetection elements 6 are arranged at the periphery adjacently and symmetrically about the projection element 5. Light emitted by the element 5 is projected on a curved-surface target 2 while having a constant spread 5', and its reflected light is photodetected by the photodetection element while having a constant spread 6' similarly. Consequently, the light emitted by the element 5 is photodetected by the photodetection elements nearly by the total quantity, so variation of the output to the distance to the target surface becomes gentle. Consequently, the distance to the target surface is measured precisely.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は非@触弐計測センサである光ファイバーセンサ
に係り、特に被計測物体の表面形状が曲面である場合に
、この被計測物体までの距離を測るのに好適な光ファイ
バーセンサに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an optical fiber sensor that is a non-contact measurement sensor, and in particular, when the surface shape of the object to be measured is a curved surface, the distance to the object to be measured is measured. This invention relates to an optical fiber sensor suitable for measuring.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

光ファイバーセンサは、光ファイバーを用い被計測物体
の表面に投光した光の反射光量より、このνIl計a+
す物体(ターゲット)表面までの変位量(距離)をル1
q定している。この光ファイバーセン号には種々のタイ
プのものがあり、その−例を第2図tこ示す。第2図に
おいて、光をターゲットまで投光する投光エレメントと
、投光された反射光を受5+jする受光エレメントを交
互に配置して、光ファイバーセンサ1を形成している(
光学技術1985 111−6光学工業技術協会発行第
32頁)。
The optical fiber sensor calculates this νIl meter a+ from the amount of reflected light projected onto the surface of the object to be measured using an optical fiber
The amount of displacement (distance) to the surface of the object (target) to be
q is fixed. There are various types of optical fiber sensors, examples of which are shown in FIG. In FIG. 2, an optical fiber sensor 1 is formed by alternately arranging a light projecting element that projects light to a target and a light receiving element that receives the projected reflected light (5+j).
Optical Technology 1985, 111-6, published by the Optical Industry Technology Association, p. 32).

なお投光エレメントには光を供給するための発光素子が
備えられ、受光エレメントには受光した光Mを宅・気信
号に変換する光電素子が備えられている。
Note that the light projecting element is equipped with a light emitting element for supplying light, and the light receiving element is equipped with a photoelectric element that converts the received light M into a home/air signal.

光ファイバーセンサの投光エレメントから投光された光
3は、ターゲット2で反射され、その反射光4は受光エ
レメントに入り、反射光−牡がホトトランジスタ等の光
rIi素子で電気信号量に変換される。その結果、セン
サ1とターゲット2との間の間隔(変位量)により、第
3図のような曲線が得られる。計」りの際には、受光量
が多くなることおよびi++定精度向上の可能性からバ
ックスロープの直線部分を使って計測が行われる。
Light 3 emitted from the light emitting element of the optical fiber sensor is reflected by the target 2, and the reflected light 4 enters the light receiving element, where the reflected light is converted into an electrical signal by an optical rIi element such as a phototransistor. Ru. As a result, a curve as shown in FIG. 3 is obtained depending on the distance (displacement amount) between the sensor 1 and the target 2. When measuring, the straight portion of the back slope is used for measurement because of the increased amount of light received and the possibility of improving the i++ constant accuracy.

しかし、上記の光ファイバーセンサではターゲットの表
面が)P面の場合は精度よ< fllll定を行うこと
が可能であるのに対し、ターゲラ1の表面が曲面になる
と1ll11定精度が著しく低下するという欠点があっ
た。
However, in the above-mentioned optical fiber sensor, when the surface of the target is the )P plane, it is possible to perform the accuracy < flllll determination, but when the surface of the target laser 1 becomes a curved surface, the 1lll11 constant accuracy decreases significantly. was there.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、波計811物体の表面が曲面でも精度
良く変位量を計?l1llできるすムわら被計測物体の
表面形態にかかわらす変位量の計al11可能な光ファ
イバーセンサを提供することにある。
The purpose of the present invention is to use the wave meter 811 to accurately measure displacement even when the surface of an object is curved. An object of the present invention is to provide an optical fiber sensor that can easily measure the amount of displacement regardless of the surface form of an object to be measured.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

前記従来の光ファイバーセンサの投光と受光との関係を
第4図において模式的に説明する6第4図(イ)では、
光ファイバーセンサの投光エレメント5と受光エレメン
ト6とによる光の授受を立体的に示している。投光工1
ノメント5かろ出た光5′は光ファイバーの光特性及び
先端形状により一定の広がりを示す。−力受光エレメン
i、6が受光できろ・受光空間も同様の広がり6′を示
すため1両者の重なった斜線部分7の光景が光ファイバ
ーセンサにおいて計II+される光量である。
The relationship between light emission and light reception of the conventional optical fiber sensor is schematically explained in FIG. 4.6 In FIG. 4(a),
The exchange of light between the light emitting element 5 and the light receiving element 6 of the optical fiber sensor is shown three-dimensionally. Floodlight 1
The light 5' emitted from the noment 5 exhibits a certain spread depending on the optical characteristics and tip shape of the optical fiber. - The light-receiving elements i and 6 can receive light. Since the light-receiving space also shows a similar spread 6', the sight of the diagonally shaded area 7 where the two overlap is the total amount of light II+ in the optical fiber sensor.

この光量はターゲットの変位量との相関になっている。This amount of light is correlated with the amount of displacement of the target.

従つC1第4図(ロ)に示すように、ターゲット2が平
面の場合には投光、受光量エレメントの配置状態にj■
係なく常に一定の光景を計測することができる。しかし
、第4図(ハフで示すようにターゲットの表面が曲面の
場合には、中央の受光エレメントに入ってくる光量が右
と左の投光エレメントで異なった値になる。特に右側の
投光エレメントから反射される光が受光エレメントに受
光されないことになる。従−)で、ターゲットの表面が
曲面の場合に受光量が充分でないために、ターゲットま
での変位諺側定の41す定f+1 度の低下は避けるこ
とができない。
Accordingly, as shown in C1 Fig. 4 (b), when the target 2 is a flat surface, the arrangement of the light emitting and light receiving amount elements is j
It is possible to always measure a constant scene regardless of the situation. However, if the surface of the target is curved as shown in Figure 4 (Hough), the amount of light entering the center light receiving element will be different for the right and left light emitting elements.Especially the right light emitting element. The light reflected from the element is not received by the light-receiving element.If the surface of the target is curved, the amount of light received is insufficient, so the displacement to the target is 41 degrees f+1 degrees. decline is unavoidable.

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、その構成は投光エレメントと、該投光エレメントに光
を供給する発光素子と、該投光エレントで投光された光
を受光する受光エレメントと、該受光エレメントで受光
された光量に応じて電気信号を出力する光電素子とを備
えてなる光ファイバーセンサにおいて、少なくとも1本
の投光エレメントを中心に配設し、当該投光エレメント
の周囲に相互に対称となるように複数の受光エレメント
を配設していることを特徴とする光ファイバーセンサで
ある。
The present invention was made based on such knowledge, and its configuration includes a light projecting element, a light emitting element that supplies light to the light projecting element, and a light emitting element that receives light projected by the light projecting element. In an optical fiber sensor comprising a light-receiving element and a photoelectric element that outputs an electrical signal according to the amount of light received by the light-receiving element, at least one light-emitting element is disposed at the center, and the light-emitting element This is an optical fiber sensor characterized in that a plurality of light receiving elements are arranged symmetrically around the circumference.

上記本発明の構成によれば、中央部に投光エレメントを
配設している為に投光エレメントから投光された光が、
ターゲットの表面が曲面である場合にも反射されてすべ
て受光エレメントに受光されることになる。その結果、
ターゲットの表面までの変化量の1llllllll面
精することになる。
According to the above configuration of the present invention, since the light emitting element is disposed in the center, the light emitted from the light emitting element is
Even if the surface of the target is curved, all of the reflected light will be received by the light receiving element. the result,
This will result in a 1llllllllll surface polishing of the amount of change to the target surface.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

次に、本発明に係る光ファイバーセンサの実施例を添付
図面に従って説明する。
Next, embodiments of the optical fiber sensor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

第1図は光ファイバーセンサの先端部W eを示した図
で、光ファイバーセンサ1は7本のエレメントが一体と
なって形成さオtている。その中心部には投光エレメン
ト5が配置され、隣接し、た周辺には、受光エレメント
6が相互に対称となるように配設されている。投光エレ
メント5から投光された光は一定の広がり5′をもって
曲面のターゲット2に投光され、その反射光が同様に一
定の広がり6′をもって受光エレメントに受光される。
FIG. 1 is a diagram showing the tip portion We of an optical fiber sensor, and the optical fiber sensor 1 is formed by seven elements integrated together. A light projecting element 5 is disposed at the center, and light receiving elements 6 are disposed adjacently and symmetrically to each other on the periphery. The light projected from the light projecting element 5 is projected onto the curved target 2 with a certain spread 5', and the reflected light is similarly received by the light receiving element with a certain spread 6'.

このようなセンサを左右に移動させると、曲面の分だけ
センサとターゲット2との距離が長くなり、それに対応
した受光量の変化分が電気信号として計測される。
When such a sensor is moved from side to side, the distance between the sensor and the target 2 becomes longer due to the curved surface, and the corresponding change in the amount of light received is measured as an electrical signal.

第5図にターゲット2表面までの距離(変位量)と受光
量に応じた電気出力信号(11i圧)との関係を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the distance (displacement amount) to the surface of the target 2 and the electrical output signal (11i pressure) according to the amount of received light.

第5図のグラフAは、第J[・4で説明した光ファイバ
ーセンサを用いて計測した場合のグラフで、第5図のグ
ラフBは第7図で示すように受光エレメントを中心に配
し、その周囲に投光エレメントを配設した従来の光ファ
イバーセンサを用いた場合の計測結果である。
Graph A in FIG. 5 is a graph measured using the optical fiber sensor described in Section J[・4, and graph B in FIG. These are measurement results obtained using a conventional optical fiber sensor with a light emitting element arranged around it.

なおターゲット2表面の曲面の曲率は左右対称である。Note that the curvature of the curved surface of the target 2 surface is bilaterally symmetrical.

両方の光ファイバーセンサとも、ターゲット2の表面の
曲率が一様であるため第5図Δ、Bで示すように左右対
称のグラフとなっているが、外周に投光エレメントを配
置した第5図の従来の光ファイバーセンサには、変位に
対する受光星の出力の変化が急変し、実用に供せないこ
とがわかる。
In both optical fiber sensors, the curvature of the surface of the target 2 is uniform, so the graphs are symmetrical as shown in Figure 5 Δ and B. It can be seen that with conventional optical fiber sensors, the output of the receiving star changes suddenly with respect to displacement, making it impractical.

これは受光エレメントが中心に配設されかつ投光エレメ
ントがその受光エレメントの周囲に配設されているため
に、受光エレメントが投光エレメントの投光量を充分受
光することができないことによるものである。これに対
して第1図に係る中心に投光エレメントをもった光ファ
イバーセンサでは、投光エレメントから投光された光量
をほぼすべて受光エレメントで受光することができるの
でターゲット表面までの距離に対する出力の変化がなだ
らかとなる。この結果精度よくターゲット表面までの距
離を計811することが可能となる。
This is because the light-receiving element is arranged in the center and the light-emitting element is arranged around the light-receiving element, so the light-receiving element cannot receive a sufficient amount of light emitted by the light-emitting element. . On the other hand, in the optical fiber sensor shown in Fig. 1, which has a light emitting element in the center, almost all of the light emitted from the light emitting element can be received by the light receiving element, so that the output relative to the distance to the target surface is Changes will be gradual. As a result, it becomes possible to accurately measure the distance to the target surface by 811 in total.

なお光ファイバーセンサの先端の構造としては、第1図
で示したもののほかに第6図で示すように投光エレメン
トを中心に配設し2本の受光エレメントを対()〜;に
1−」!設したもl/)(第61A(Δ))、中心部に
pt光エレメントを配設し、その周辺に相互に対称とな
るように4本の受光エレメントを配設したもの(第6図
(B))がある。これらのばかに、投光エレメント・を
中心部に配設してあれば、受光エレメントを対称となる
ように配設すれば受光エレメントの数および配に方向に
関係なく、常に安−でした受光域の出力が得られること
が実験的に確認できている。
In addition to the structure shown in Fig. 1, the structure of the tip of the optical fiber sensor is as shown in Fig. 6, in which a light-emitting element is arranged in the center and two light-receiving elements are arranged in pairs. ! (61A(Δ)), in which a PT optical element is arranged in the center and four light receiving elements are arranged symmetrically around it (Fig. 6 ( B)). These idiots believe that if the light emitting element is placed in the center and the light receiving elements are placed symmetrically, it will always be safe regardless of the number and orientation of the light receiving elements. It has been experimentally confirmed that output in the range can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以−ヒ説明したように本発明に係る光ファイバーセンサ
シこよれば、ターゲラ1〜の表面が曲面であっても、精
度良くターゲットまでの変位量を計測することができる
。その結果、波計t111物体の表面形態にかかわらず
常に精度よくターゲットまでの変位量を測定することが
可能となる。
As explained below, according to the optical fiber sensor according to the present invention, even if the surface of the target array 1 is a curved surface, the amount of displacement to the target can be measured with high accuracy. As a result, it becomes possible to always accurately measure the amount of displacement to the target regardless of the surface form of the wave meter t111 object.

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

第1図は本発明に係る光ファイバーセンサの先端部構造
と、ターゲットの表面距離までの計測の状態を示す図、
第2図は従来の光ファイバーセンサの先端部構造と、タ
ーゲットの変位量の測定を示す図、第3図は変位量と電
気出力との関係を示すグラフ、第4図は従来の光ファイ
バーセンサの投光と受光の関係の模式図、第5図は本発
明に係る光ファイバーセンサと従来の光ファイバーセン
サのターゲットまでの変位量と電気信号との関係を示す
グラフ、第6図は本発明に係る光ファイバーセンサの他
の実施例におけるセンサー先端部溝jtを示す断面図、
第7図は従来の光ファイバーセンサの先端部構造を示す
断面図である。 1・・光ファイバーセンサ、2・・被泪訓物体、3・・
・投光された光、4・・反射さ第1.た光、5・・・投
光エレメント、6 ・受光エレメント。
FIG. 1 is a diagram showing the tip structure of the optical fiber sensor according to the present invention and the state of measurement up to the target surface distance;
Figure 2 is a diagram showing the tip structure of a conventional optical fiber sensor and measurement of target displacement, Figure 3 is a graph showing the relationship between displacement and electrical output, and Figure 4 is a diagram showing the projection of a conventional optical fiber sensor. A schematic diagram of the relationship between light and light reception, FIG. 5 is a graph showing the relationship between the displacement amount to the target and the electric signal of the optical fiber sensor according to the present invention and the conventional optical fiber sensor, and FIG. 6 is the optical fiber sensor according to the present invention. A cross-sectional view showing the sensor tip groove jt in another embodiment of
FIG. 7 is a sectional view showing the tip structure of a conventional optical fiber sensor. 1. Optical fiber sensor, 2. Receiving object, 3.
・Projected light, 4... reflected 1st. 5. Light emitting element, 6. Light receiving element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、投光エレメントと、該投光エレメントに光を供給す
る発光素子と、当該投光エレメントで投光された光を受
光する受光エレメントと、該受光エレメントで受光され
た光量に応じて電気信号を出力する光電素子とを備えて
なる光ファイバーセンサにおいて、少なくとも1本の投
光エレメントを中心に配設し、当該投光エレメントの周
囲に相互に対称となるように複数の受光エレメントを配
設していることを特徴とする光ファイバーセンサ。
1. A light emitting element, a light emitting element that supplies light to the light emitting element, a light receiving element that receives the light emitted by the light emitting element, and an electric signal according to the amount of light received by the light receiving element. In an optical fiber sensor comprising a photoelectric element that outputs a An optical fiber sensor characterized by:
JP60212978A 1985-09-26 1985-09-26 Optical fiber sensor Pending JPS6271812A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6484119A (en) * 1987-09-27 1989-03-29 Hamamatsu Photonics Kk Object state detector
WO2008145794A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Instituto Nacional De Tecnica Aeroespacial 'esteban Terradas' Method and device for measuring magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6484119A (en) * 1987-09-27 1989-03-29 Hamamatsu Photonics Kk Object state detector
WO2008145794A1 (en) * 2007-05-29 2008-12-04 Instituto Nacional De Tecnica Aeroespacial 'esteban Terradas' Method and device for measuring magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material
ES2339622A1 (en) * 2007-05-29 2010-05-21 INSTITUTO NACIONAL DE TECNICA AEROESPACIAL &quot;ESTEBAN TERRADAS&quot; Method and device for measuring magnetic gradient and magnetic susceptibility of a material

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