JPS63269075A - 光フアイバ式センサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）利用分野 この発明は光ファイバの１つの光路上に配置された複数
のセンサ部の動作状態乞監視する光ファイバ式センサに
関する。

（ロ）従来技術及びこの発明が解決するｔめの問題点こ
の種、光ファイバ式センサとして例えば０ＴＤＲ（Ｏｐ
ｔｉｃａｌ　Ｔｉｍｅ　Ｄｏｍａｉｎ　Ｒｅｆｒｅｃｔ
ｏｍｅｔｏｒｙ、　オーム社、犬越孝敬著、光ファイバ
センサ、　１９８６年刊）千法暑用い九分布型がある。

第４図は０ＴＤＲ手法の概念図を示している。第４図に
おいて、光ファイバ２１０光路には光合波器２２１，２
２２．・・・・・・２２ｎ　　が接続され、各光合波器
２２１　、２２２　、・・・・・・２２ｎ　　からそｎ
ぞれ分岐してセンサ部２６１゜２３２．・・・・・・２
３ｎ３らにセンサ部２３ｎ＋Ｉが接続さ几でいる。そし
て０ＴＤＲ２４から高出力、狭パルス幅のレーザを元フ
ァイバ中に入射し、ファイバ中で生じろ反射光を計測す
る。

第５図は第４図の０ＴＤＲ手法によって測定した結果を
示し、縦軸は反射光の光の受信レベル乞。

横軸は時間すなわち光ファイバ中の位置を示している。

第５図において破線と実線によって囲まれ几斜線で示す
部分は対応するセンサ部の動作状態によって変動する範
囲を示している。例えば、センサ部２６】に対応して第
５図に示すｈの範囲が変動する。而してセンサ部２３１
．２３２・・・・・・２３ｎ。

２３ｎ＋１の動作状態は対応する反射光の受信レベル乞
検出することにより知ることができる。前述の０ＴＤＲ
手法により各センサ部の動作状態？検出することは０Ｔ
ＤＲの装置が高価である几め、一般用連間きに実用上使
用することは困難であった。

この発明の目的は光ファイバの光路に設げらｎた複数の
センサ部の動作状態を簡単な構成で検出することができ
ろ、光ファイバ式七ンサ？提供することである。

（ハ）問題点乞解決するための手段 この発明は周波数可変の強度変調光を出光する発光部、
元ファイバの光路上に設げられ、測定される物理量の変
化に応じて光の強度を変調する複数のセンサ部、前記各
センサ部の各光入射側に設けられｔ光分岐器及び各光出
射側に設けらｎた光合波器、前記各センサ部とそれぞれ
対応して設けられ、対応する当該光分岐器で分岐さｎ九
強度変調光の特定の周波数成分を遅延して対応するセン
サ部から出光する強度変調光！打ち消すべく、当該光合
波器へ強度変調光を導く光遅延光路、元ファイバからの
出射光ビ電気信号に変換して前記特定の周波数成分を取
り出すフィルタを有する受光部、を備えて構成されてい
る。

（ニ）作　用 発光部から出光された特定の周波数の強度変調光は、そ
の周波数を特に遅延すべく設けら２″した光遅延光路を
有するセンサ部の動作状態によって、当該センサ部と対
応する合波器から出光する強度変調光が変動する。この
特定の周波数に対応する変動ン受光部によって検出すれ
ば特定のセンサ部の動作状態を検知できる。

（ホ）実施例 第１図はこの発明の一実施例を示している。第１図にお
いて１発光部１から出光さｎた強度変調光は１本の光フ
ァイバ２を介して受光部３に入光する。発光部１には直
流電源４、可変周波数の発掘器５、抵抗６及び発光ダイ
オード７（ＬＥＤ　）を直列に接続して構成さｎている
。そこで発光ダイオード７から任意の周波数の交流成分
が重畳され比強度変調光が出光されろ。光ファイバ２０
元路。

即ち光ファイバの途中には複数のセンサ部８１゜８２、
・・・・・・８ｎが挿入さｎている。こｎらセンサ部に
測定されろ物理量、例えば磁界、電界、温度等によって
透過ｆろ光強度が変動するもので、この例の場合は物理
量の測定のためセンサ部が動作し几場合はセンサ部から
の強度変調光は出光さ′ｎない。各センサ部８ト・・・
・・８ｎの各光入射側に、は光分岐器９１．・・・・・
・９ｎが設けられ、ま几各光出射側には光合波器１０】
・・・・・・１０ｎが設げられている。そして、各光合
波器９１・・・・・・９ｎとそれぞれ対応する各光合波
器１０】・・・・・・１０ｎとの間には光遅延光路とし
ての光ファイバ１１】・・・・・・Ｉｌｎが接続されて
いる。

前記光ファイバ１１１・・・・・・１１ｎｉｄ光分岐器
９１・・・・・・９ｎから分岐され比強度変調光を遅延
するもので、それぞれ対応して異なる周波数ｆ１・・・
・・・ｆｎをとくに遅延すべくその長さ１】・・・・・
・Ｉｎが定めら几ている。なお、周波数ｆ１・・・・・
・ｆｎは前記発振器５により可変が可能である。この例
では元ファイバの長さＩｎと周波数ｆｎとの関係が Ｉ　ｎ＝ｖ／２ｆ　ｎ になろように定めらｎている。ここにＶは光ファイバ中
に於ける光の伝播速度である。上記関係にあるとき周波
数ｆｎの強度変調光の光ファイバ１１ｎによる遅延は遅
延をしてない光変調光に対して位相差がπとなり、遅延
さｎた周波数ｆｎの強度変調光と遅延されてない周波数
ｆｎの強度変調光が光合波器１０ｎｌＣＪ：つて加算さ
ｎろことにより打ち消し合うことになる。なお、周波数
ｆ】・・・・・・ｆｎはそれぞれの周波数が重畳ｌ−な
いように選択する必要がある。

前記受光部５はホトターイオード（ＰＤ）１２．増幅器
１６お工び可変のバイパスフィルタ（ＨＰＦ）１４を有
して構成さ肛ている。ホトダイオード１２は光ファイバ
２から入光する強度変調光を受光して電気信号に変換し
、増幅器１３に送って増幅する。

・・イバスフィルタ１４は設定３ｎた特定の周波数のみ
？通過する。

次に、上述し九九ファイバ式センサの作用について説明
する。いま、センサ部８１の動作状態を検出するものと
する。このとき発振器５ｉｆ】の周波数に合わせ、光フ
ァイバ２に周波数ｆ１が重畳さｎた強度変調光音出光す
る。そして・・イバスフィルタ１４は周波数ｆｘのみを
通過するように設定する。第２図はセンサ部８１の動作
の検出を説明す企図である。第１図において光分岐器９
１を介しセンサ部８１乞透過する前記強度変調光をＰｌ
とし、光ファイバ１１１馨通過する前記光強度変調光Ｙ
Ｐ２とする。センサ部８】が動作しないときＫは強度変
調光Ｐ１ｉ−ｊ第２図（Ａ）に示すように入光した光が
そのまま出光し、一方強度変調光Ｐ２は第２図（Ｂ）に
示すように位相がπ遅延されて出光される。このため光
合波器１０１によって加算された強度変調光Ｐｏは第２
図（Ｃ）に示すように周波数ｆ１が打ち消されろ。そ０
でバイパスフィルタ１４には周波数ｆ１の信号は検出さ
れず、この結果、センサ部８】は動作されて無いことが
知られろ。センサ部８１が動作している場合には強度変
調光Ｐ１は出光されず、一方強度変調光Ｐ２は第２図（
Ｂ）に示すように出光され、この結果、強度変調光ｐｏ
もＰ２と等しくなる。そこテバイパスフィルタ１４には
第２図（Ｄ）に示スような周波数ｆ】の交流信号が検出
さＩ２、センサ部８１が動作していることが知らｎる。

なお、センサ部８１以外のセンサ部が動作状態にある場
合には強度変調光の周波数ｆ１が他の光ファイバ１１２
・・・・・・１１ｎによって遅延されても光ファイバの
長さＩ２・・・・・・Ｉｎに周波数ｆ】の検出に影響を
与えないように設定さ九ているからセンサ部８】の動作
の検出には差し支え無い。

前述と同様にして発掘器５の発振周波数および・・イパ
スフィルタ１４０通過周波数ビ検出するセンサ部に対し
する周波数に設定することにより、所望のセンサ部の動
作状態ビ検出することができろ。第６図はバイパスフィ
ルタ１４の出力電圧乞周波数ｆ１・・・・・・ｆｎＫ対
応させた検出結果の一例を示し、同図によると周波数ｆ
２とＩ５と対応して検出されろセンサ部８２と８５のみ
動作状態にあり、他の周波数は交流分が打ち消さ几て対
応するセンサ部は非動作状態にあること？示【−でいる
。

なお、前述の実施例においては検出するセンサ部と対応
する周波数のみを発振器５から出力する構成としたが、
センサ部８し・・・・８ｎの動作状態ビ同時に検出す７
．）九め周波数ｆ１・・・・・・ｆｎ’（＜同時（（発
尤部から出光し、受光部４において各周波数成分￥分離
してその有無乞検出するよう如構成しても良い。

また、前記実施例において（はセンサ部が非動作時に光
？透過し、動作時に光ビ透過しない機能を有スる場合に
ついて説明したが、センサ部が測定される物理量の変１
とに応じて透過光を増減する場合にも対応する周波数成
分の強度の増減欠検出することによりセンサ部の動作状
態乞知ることができろ。

（へ）効　果 この発明は受光した光の特定の周波数成分のみを検出す
ることにより、光ファイバの１つの光路上に配列された
複数のセンサ部のうちそのひとつ暑特定してその動作状
態り検出することができろ。

しかもこの発明は構成が従来の０ＴＤＲ方法と比べて簡
単にしかも安価にできるので、一般用途とじて好適であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例７示す購成図、第２図にこ
の発明の詳細な説明するフ七強度図、第６図はセンサ部
の動作の有無ケ表す検出結果の一例乞示す図、第４図は
従来の光ファイバ式センザの一例？示す図、第５図は第
４図（℃おいてセンサ部の動作状態乞検出するｔめ反射
光の受信レベルと時間との関係を示す図である。 １・・・・・・発　光　部　　　　２・・川・光ファイ
バ６・・・・・・受光部　　　５・・・・・・発振器８
１・・・・・・８ｎ・・・・・・セン＋ｊ部９】・・・
・・・９１曲・光分岐器 １０１・・・・・・１０ｎ・・・・・・光合波器１１１
・・・・・・１１ｎ・・面光ファイバ（光遅延光路）特
許出願人　住友電気工業株式会社 （外５名） 第１図 第３図 ｆｌ　　　　ＴＦ　　　　すｓ　　　　ｆ４　　ｆｓ　
　　　　　　　　　　ｆη時　閘

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）周波数可変の強度変調光を出光する発光部と、前
   記強度変調光を伝送する光ファイバと、 前記光ファイバの光路上に設けられ、測定される物理量
   の変化に応じて光の強度を変調する複数のセンサ部と、 前記各センサ部の各光入射側に設けられた光分岐器及び
   各光出射側に設けられた光合波器と、前記各センサ部と
   それぞれ対応して設けられ、対応する当該光分岐器で分
   岐された強度変調光の特定の周波数成分を遅延して対応
   するセンサ部から出光する強度変調光を打ち消すべく、
   当該光合波器へ強度変調光を導く光遅延光路と、 前記光ファイバからの出射光を電気信号に変換して前記
   特定の周波数成分を取り出すフィルタを有する受光部と
   、を備えてなる光ファイバ式センサ。
2. （２）前記光遅延光路は光ファイバで構成されている、
   特許請求の範囲第１項記載の光ファイバ式センサ。
3. （３）特定の前記光ファイバの長さをｌｎとし、特定の
   前記周波数をｆｎとすると、ｌｎ＝ｖ／２ｆｎ（ｖは光
   ファイバ中での光の伝播速度）である、特許請求の範囲
   第２項記載の光ファイバ式センサ。