KR940004872B1 - Optical mesurement device - Google Patents

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KR940004872B1 KR1019900013958A KR900013958A KR940004872B1 KR 940004872 B1 KR940004872 B1 KR 940004872B1 KR 1019900013958 A KR1019900013958 A KR 1019900013958A KR 900013958 A KR900013958 A KR 900013958A KR 940004872 B1 KR940004872 B1 KR 940004872B1
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마사미 와따나베
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미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤
시끼 모리야
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

광 응용 측정장치Optical Application Measuring Device

제1도는 본 발명의 한 실시예를 도시한 블록도.1 is a block diagram illustrating one embodiment of the present invention.

제2도는 종래의 광 응용 측정 장치를 도시한 블록도.2 is a block diagram showing a conventional optical application measuring apparatus.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 광 송신기 3 : 광 감지기1: light transmitter 3: light detector

5 : 광 수신기 7 : DC 증폭기5: optical receiver 7: DC amplifier

8 : AC 증폭기 9 : 나눗셈기8 AC amplifier 9 divider

10 : 제1비교기 11 : 표시기10: first comparator 11: indicator

12 : 제1필터 13 : 제2필터12: first filter 13: second filter

14 : 제2비교기14: second comparator

본 발명은 광 응용 측정 장치에 관하여, 특히 광의 강도변화를 이용하여 측정 대상의 물리량을 측정하는 광 응용 측정 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical application measuring device, and more particularly, to an optical application measuring device for measuring a physical quantity of a measurement target using a change in intensity of light.

제2도는 예컨대 실개소 61-125783호 공보에 도시된 종래의 광 응용 측정 장치를 도시한 블록도이다. 도면에 있어서, (1)은 광 송신기, (3)은 광 섬유(2)를 거쳐서 광 송신기(1)에 접속되면 포켈스 효과나 펠라디 효과를 이용해서 피측정 물리량에 따라 광 송신기(1)로부터의 빛을 강도 변조하는 광 감지기, (5)는 광 섬유(4)를 거쳐서 광 감지기(3)에 접속되며, 광 감지기(3)에서의 빛을 받아들여 전기량으로 변환하는 광 수신기, (6)은 광 수신기(5)의 출력에 포함된 DC 성분을 제거하기 위한 콘덴서, (7)은 광 수신기(5)에 접속되며 광 수신기(5)의 출력에 포함된 DC 성분만을 증폭하는 DC 증폭기, (8)은 콘덴서(6)을 거쳐서 광 수신기(5)에 접속되며 콘덴서(6)의 출력을 증폭하는 AC 증폭기, (9)는 증폭기(7,8)에 접속되며 AC 증폭기(8)의 출력을 DC 증폭기(7)의 출력으로 나눗셈하는 나눗셈기, (10)은 DC 증폭기(7)에 접속되며 그 출력과 규정값을 비교하는 비교기, (11)은 비교기(10)에 접속되며 그 출력을 표시하는 표시기 이다. 또한, 증폭기(7,8)와 나눗셈기(9)는 연산 수단을 구성하며, 비교기(10)와 표시기(11)는 제1모니터 수단을 구성한다.2 is a block diagram showing a conventional optical application measuring apparatus shown in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-125783. In the drawing, reference numeral 1 denotes an optical transmitter, and reference numeral 3 denotes an optical transmitter 1 according to a physical quantity to be measured using a Pockels effect or a Peladi effect when the optical transmitter 2 is connected to the optical transmitter 1 via an optical fiber 2. An optical sensor for intensity modulating the light from the optical sensor (5), which is connected to the optical sensor (3) via an optical fiber (4) and which receives light from the optical sensor (3) and converts it into an electric quantity, (6 ) Is a capacitor for removing the DC component included in the output of the optical receiver 5, (7) is a DC amplifier connected to the optical receiver 5 and amplifies only the DC component included in the output of the optical receiver 5, (8) is connected to the optical receiver (5) via a condenser (6) and an AC amplifier for amplifying the output of the condenser (6), (9) is connected to amplifiers (7,8) and the output of the AC amplifier (8) A divider for dividing a by the output of the DC amplifier 7, (10) is connected to the DC amplifier (7), and a comparator for comparing the output and the specified value, (11) to the comparator (10) An indicator that is connected and displays its output. In addition, the amplifiers 7 and 8 and the divider 9 constitute arithmetic means, and the comparator 10 and the indicator 11 constitute a first monitor means.

다음에, 제2도에 도시한 종래의 광 응용 측정 장치의 동작에 대해서 설명한다. 광 송신기(1)에서 DC 구동된 광 Pi이 광 섬유(2)에서 광 감지기(3)에 보내지며, 측정대상의 물리량에 의해서 광 강도 변조된다. 광 감지기(3)에서 강도 변조된 광 Po은Next, the operation of the conventional optical application measuring apparatus shown in FIG. 2 will be described. Light Pi driven by DC in the optical transmitter 1 is sent from the optical fiber 2 to the optical sensor 3, and is light intensity modulated by the physical quantity of the object to be measured. The light Po modulated by the intensity in the light detector 3 is

Figure kpo00001
Figure kpo00001

로 주어진다. 여기에서, k·Pi는 광 수신기(5)의 평균수광강도, m은 피측정 물리량의 크기 W에 의해서 강도 변조된 광의 변조도이며,Is given by Where k · Pi is the average light receiving intensity of the optical receiver 5, m is the modulation degree of light intensity modulated by the magnitude W of the physical quantity to be measured,

Figure kpo00002
Figure kpo00002

이다.to be.

광 감지기(3)에서 강도 변조된 광 Po은 광 섬유(4)에서 광 수신기(5)로 보내지며, 전기 신호로 변환된다. 광 수신기(5)의 출력은 DC 증폭기(7)로 DC 성분만이, AC 증폭기(8)로 AC 성분만이 각각 증폭된다. DC 증폭기(7)의 출력 Vdc, AC 증폭기(8)의 출력 Vac은 각각 아래식으로 부여된다.The light Po modulated with intensity in the light detector 3 is sent from the optical fiber 4 to the optical receiver 5 and converted into an electrical signal. The output of the optical receiver 5 is amplified only by the DC component by the DC amplifier 7 and by only the AC component by the AC amplifier 8, respectively. The output V dc of the DC amplifier 7 and the output Vac of the AC amplifier 8 are given by the following expressions, respectively.

다만, S1, S2는 각각 광 수신기(5)의 광/전기 변환 계수화 DC 증폭기(7), AC 증폭기(8)의 증폭율을 곱한 계수이다.However, S1 and S2 are coefficients obtained by multiplying the amplification ratios of the optical / electric conversion digitization DC amplifier 7 and the AC amplifier 8 of the optical receiver 5, respectively.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Figure kpo00004
Figure kpo00004

나눗셈기(9)에서 AC 증폭기(8)의 출력 Vac이 DC 증폭기(7)의 출력 V으로 나누어지므로서, 나눗셈기(9)에 출력되는 신호는 Vo는,Since the output Vac of the AC amplifier 8 in the divider 9 is divided by the output V of the DC amplifier 7, the signal output to the divider 9 is Vo,

Figure kpo00005
Figure kpo00005

로 되며, 광 수신기(5)가 수신하는 평균 수광 강도 k·Pi에 의존하지 않는 측정 대상의 물리량에만 의존한 신호로 되며, 그 정밀도의 측정이 가능하다.It becomes a signal which depends only on the physical quantity of a measurement object which does not depend on the average light reception intensity k * Pi which the optical receiver 5 receives, and the precision can be measured.

비교기(10)는 DC 증폭기(7)의 출력 레벨이 규정값 이내로 되어 있는지 여부를 항상 감시하고 있으며, DC 증폭기(7)의 출력 레벨의 규정값 이외로 되었을 경우, 출력을 표시기(11)에 공급하고, 경보를 내게한다. DC 증폭기(7)의 출력 Vdc은 광 수신기(5)의 평균 수광 강도에 비례하는 값이며, 이 감시에 따라 광 송신기(1), 광 섬유(2,4), 광 감지기(3), 광 수신기(5), 및 DC 증폭기(7)의 이상의 자가 점검이 가능하다.The comparator 10 constantly monitors whether or not the output level of the DC amplifier 7 is within a specified value, and supplies the output to the display 11 when the output level of the DC amplifier 7 is outside the specified value. And alert me. The output Vdc of the DC amplifier 7 is a value proportional to the average light intensity of the optical receiver 5, and according to this monitoring, the optical transmitter 1, the optical fibers 2, 4, the optical detector 3, the optical receiver (5) and abnormal self-check of the DC amplifier 7 are possible.

종래의 광 응용 측정 장치는 위와 같이 구성되어 있으므로 콘덴서(6), AC 증폭기(8), 및 나눗셈기(9)의 이상의 자기 점검이 되지 않는다는 문제점이 있었다.Since the conventional optical application measuring device is configured as described above, there is a problem that abnormal self-check of the condenser 6, the AC amplifier 8, and the divider 9 is not performed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이뤄진 것이며 콘덴서(6), AC 증폭기(8), 및 나눗셈기(9)의 자기 점검이 가능한 광 응용 측정 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to obtain an optical application measuring device capable of self-check of the capacitor 6, the AC amplifier 8, and the divider 9.

본 발명에 관계하는 광 응용 측정 장치는 피측정 물리량에 따라서 광을 강도 변조하는 광 감지기와, 이광 감지기에 접속되며 상기 광 감지기에 광을 공급하는 광 송신기와, 상기 광 감지기에 접속되며 상기 광감지기에서 강도 변조된 광을 받아서 전기량으로 변환하는 광 수신기와, 이 광 수신기에 접속되며 그 출력의 DC 성분과 변조 성분의 비를 연산하는 연산하는 연산 수단과, 이 연산 수단에 접속되며, 상기 광 수신기의 출력의 DC 성분을 모니터하고, 이 DC 성분이 규정값 이외로 되었을 때 경보를 내는 제1모니터 수단과, 상기 광 송신기를 구동하는 전류를 상기 피측정 물리량의 주파수 보다 고차인 주파수의 AC 전류가 중첩된 DC 전류로하고, 상기 연산 수단에서 출력되는 상기 AC 전류와 동일한 주파수의 신호 성분을 모니터하는 제2모니터 수단을 구비한 것이다.An optical application measuring device according to the present invention includes an optical sensor for intensity modulating light in accordance with a physical quantity to be measured, an optical transmitter connected to a dichroic sensor and supplying light to the optical detector, and connected to the optical sensor. An optical receiver for receiving the intensity modulated light at and converting the light into an electric quantity, and calculating means connected to the optical receiver and calculating a ratio of the DC component and the modulating component of its output, and connected to the calculating means. The first monitor means for monitoring the DC component of the output of the output and alarming when the DC component becomes outside the specified value, and the current for driving the optical transmitter has an AC current of a frequency higher than the frequency of the physical quantity to be measured. Second monitor means for superimposing DC current and monitoring signal components of the same frequency as the AC current output from said computing means; Will.

본 발명에 있어선, 연산 수단의 출력에 나타나는 고차 주파수의 신호 크기는 측정 대상의 물리량의 크기나 주파수에 관계없이 일정하게 유지되는 량이며 이 신호의 크기를 감시함으로서, 콘덴서, AC 증폭기, 및 나눗셈기의 이상도 자기 점검이 가능하다.In the present invention, the signal of the higher order frequency appearing at the output of the computing means is a quantity that is kept constant regardless of the magnitude or frequency of the physical quantity to be measured, and by monitoring the magnitude of the signal, a capacitor, an AC amplifier, and a divider are monitored. Self-check is also possible.

이하, 본 발명의 1실시예를 도면에 대해서 설명한다. 제1도는 본 발명의 1실시예를 도시하는 블록도이며, (1) 내지 (11)은 전술한 것과 동일한 것이다. 단, 광 송신기(1)의 구동 전류는, 종래는 DC 전류만이었음에 대해서, 본 실시예에선 피측정량의 주파수 보다 고차 주파수의 AC 전류를 중첩한 DC 전류로 한다. 또, 나눗셈기(9)의 출력측에 제1필터(12)와 제2필터(13)을 설치하고, 제1필터(12)와 표시기(11)사이에 제2비교기(14)를 접속한 점이 제2도와 다르다. 제1필터(12)는 상기 중첩한 AC 전류의 주파수 성분만을 통과시키며 제2필터(13)는 측정 대상의 물리량에 비례하는 신호 성분만을 통과 시킨다. 제2비교기(14)는 제1필터(12)의 출력을 항상 감시하고 있으며, 그 출력 레벨이 규정값이내가 아니면, 표시기(11)에 정보를 내게 한다. 표시기(11), 제1필터(12), 및 제2비교기(14)는 제2모니터 수단을 구성한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described about drawing. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, and (1) to (11) are the same as those described above. However, while the drive current of the optical transmitter 1 is conventionally only DC current, in this embodiment, it is set as DC current which superimposed AC current of higher order frequency than the frequency of the measured quantity. In addition, the first filter 12 and the second filter 13 are provided on the output side of the divider 9 and the second comparator 14 is connected between the first filter 12 and the display 11. It is different from FIG. The first filter 12 passes only the frequency components of the superimposed AC current, and the second filter 13 passes only signal components proportional to the physical quantity of the measurement target. The second comparator 14 constantly monitors the output of the first filter 12, and sends the information to the display 11 if the output level is not within the prescribed value. The indicator 11, the first filter 12, and the second comparator 14 constitute second monitor means.

다음에, 제1도에 도시한 본 발명의 일 실시예의 동작에 대해서 설명한다. 광 송신기(1)에서 측정 대상의 물리량의 주파수 f보다 고차인 주파수 fo의 AC 전류가 중핍된 DC 전류로 구동된 광 Pc은Next, the operation of one embodiment of the present invention shown in FIG. 1 will be described. In the optical transmitter 1, the optical Pc driven by the DC current in which the AC current of the frequency fo higher than the frequency f of the physical quantity of the measurement object is depleted is

Figure kpo00006
Figure kpo00006

Figure kpo00007
Figure kpo00007

로 부여된다. 여기에서, Pi은 광 송신기(1)의 평균 발광 강도이다. 광 송신기(1)에서 광 섬유(2)를 거쳐서 광 감지기(3)으로 보내지는 광 Pc은 측정대상의 물리량에 의해서 광 강도 변조된다. 광 감지기(3)에서 강도 변조된 광 Po은Is given. Here, Pi is the average light emission intensity of the optical transmitter 1. The light Pc sent from the optical transmitter 1 to the optical sensor 3 via the optical fiber 2 is light intensity modulated by the physical quantity of the measurement object. The light Po modulated by the intensity in the light detector 3 is

Figure kpo00008
Figure kpo00008

로부터 된다. 여기에서, k·Pc는 광 수신기(5)의 평균 수광 강도이다.From. Here, k * Pc is the average light reception intensity of the optical receiver 5.

광 감지기(3)에서 강도 변조된 광 Po은 광 섬유(4)에서 광 수신기(5)로 보내지며, 여기에서 전기 신호로 변환된다. 광 수신기(5)의 출력은 DC 증폭기(7)로 DC 성분만이, AC 증폭기(8)로 AC 성분만이 각각 증폭된다. DC 증폭기(7)의 출력 Vdc, AC 증폭기(8)의 출력 Vac은 각각 아래식으로 부여된다. 단, S1, S2는 각각 광 수신기(5)의 광/전기 변환계수와 DC 증폭기(7), AC 증폭기(8)의 증폭율을 곱한 계수이다.The light Po modulated with intensity in the light detector 3 is sent from the optical fiber 4 to the optical receiver 5, where it is converted into an electrical signal. The output of the optical receiver 5 is amplified only by the DC component by the DC amplifier 7 and by only the AC component by the AC amplifier 8, respectively. The output Vdc of the DC amplifier 7 and the output Vac of the AC amplifier 8 are given by the following expressions, respectively. However, S1 and S2 are coefficients obtained by multiplying the optical / electric conversion coefficient of the optical receiver 5 by the amplification ratios of the DC amplifier 7 and the AC amplifier 8, respectively.

Figure kpo00009
Figure kpo00009

Figure kpo00010
Figure kpo00010

나눗셈기(9)에서 AC 증폭기(8)의 출력 Vac을 DC 증폭기(7)의 출력 Vdc으로 나눗셈하므로서, 나눗셈기(9)에 출력되는 신호 Vo는By dividing the output Vac of the AC amplifier 8 by the divider 9 by the output Vdc of the DC amplifier 7, the signal Vo output to the divider 9 is

Figure kpo00011
Figure kpo00011

로 되며, 광 수신기(5)가 수신하는 평균 수광 강도 k Pc에 의존하지 않는 측정 대상의 물리량에만 의존한 신호로 된다. 여기에서,It becomes a signal which depends only on the physical quantity of the measurement object which does not depend on the average light reception intensity k Pc which the optical receiver 5 receives. From here,

Figure kpo00012
Figure kpo00012

이며, 나눗셈기(9)의 출력 Vo에는 f, fo, fo ± f의 4종류의 주파수의 신호가 포함된다. 이중, 주파수 fo의 신호 S2/S1-W·sin·(2∏fot)는 측정 대상의 물리량의 크기나 주파수에 의존하지 않고, 또한 콘덴서(6), AC 증폭기(8), 및 나눗셈기(9)를 통과한 신호이다. 따라서, 제1필터(12)로 주파수 fo의 신호 성분만을 인출하고, 제2비교기(14)로 이 신호가 규정값 이내인지 여부를 항상 감시하면, 콘덴서(6), AC 증폭기(8), 및 나눗셈기(9)의 이상의 자기 점검이 가능하다. 이상이 발생했을 경우엔 즉, 제1필터(12)의 출력 레벨이 제2비교기(14)의 규정값 이내가 아니면, 표시기(11)에 경보를 내게한다.The output Vo of the divider 9 includes signals of four kinds of frequencies of f, fo, and fo ± f. Of these, the signal S2 / S1-W · sin · (2∏fot) of the frequency fo does not depend on the magnitude or frequency of the physical quantity to be measured, and also the capacitor 6, the AC amplifier 8, and the divider 9 ) Is the signal that passed. Therefore, if only the signal component of the frequency fo is drawn out by the first filter 12, and the second comparator 14 constantly monitors whether this signal is within a specified value, the condenser 6, the AC amplifier 8, and Abnormal self-check of the divider 9 is possible. If an abnormality occurs, that is, if the output level of the first filter 12 is not within the prescribed value of the second comparator 14, the indicator 11 is alerted.

또, 측정 대상의 물리량에 비례한 신호는 제2필터(13)에서 주파수 f의 신호 성분만을 일출하므로써 얻어진다.The signal proportional to the physical quantity to be measured is obtained by sunrise of only the signal component of frequency f in the second filter 13.

또한, 상기 실시예에선, 이상 검출 회로를 비교기로 했는데, 마이크로 프로세서로 구성해도 된다.In the above embodiment, the abnormality detection circuit is a comparator, but it may be configured as a microprocessor.

위와 같이 본 발명에 의하면, 피측정 물리량에 따라서 광을 강도 변조하는 광 감지기와, 이 광 감지기에 접속되며 상기 광 감지기에 광을 공급하는 광송신기와, 상기 광 감지기에 접속되며, 상기 광 감지기에서 강도 변조된 광을 받아들여서 전기량으로 변환하는 광 수신기와, 이 광 수신기에 접속되며, 그 출력에 DC 성분과 변조 성분의 비를 연산하는 연산 수단과, 이 연산 수단에 접속되며, 상기 광 수신기 출력의 DC 성분을 모니터 하고, 이 DC 성분이 규정감시 이외로 되었을 때 경보를 내는 제1모니터 수단과, 상기 광송신기를 구도하는 전류를 상기 피측정 물리량의 주파수 보다 고차인 주파수의 AC 전류를 중첩한 DC 전류로 하고, 상기 연산 수단에서 출력되는 상기 AC 전류와 동일한 주파수의 신호 성분을 모니터하는 제2모니터 수단을 구비하므로써, 신호 처리 회로 전체의 이상의 자기 점검이 가능해지며, 신뢰성이 높은 광 응용 측정 장치가 얻어지는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, there is provided an optical sensor which modulates light in accordance with the physical quantity to be measured, an optical transmitter connected to the optical sensor and supplying light to the optical sensor, and connected to the optical sensor. An optical receiver for receiving the intensity-modulated light and converting it into an electric quantity, an arithmetic means connected to the optical receiver, and calculating a ratio of a DC component and a modulation component to its output, and connected to the arithmetic means, the optical receiver output The first monitor means for monitoring the DC component of the signal and alarming when the DC component is outside the prescribed monitoring, and the current for composing the optical transmitter is superimposed on an AC current of a frequency higher than the frequency of the physical quantity to be measured. By providing a second current means for monitoring a signal component of the same frequency as the AC current output from the computing means, the signal being DC current An abnormal self-check of the whole processing circuit can be attained, and there exists an effect that a highly reliable optical application measuring apparatus is obtained.

Claims (1)

피측정 물리량에 따라서 광을 강도변조하는 광 감지기에 접속되어 상기 광 감지기에 광을 공급하는 광 송신기와, 상기 광 감지기에서 감도 변조된 광을 받아들여 전기 량으로 변환시키는 광 수신기, 및 상기 광 수신기에 접속되어, 그 출력의 DC 성분과, 변조 성분의 비를 연산하는 연산 수단을 구비하는 광 응용 측정 장치에 있어서, 상기 연산 수단에 접속되어, 상기 광 수신기의 출력을 DC 성분을 모니터하고 이 DC 성분이 규정 값 이외로 되었을 때 경보를 내는 제1모니터 수단, 및 상기 광 송신기를 구동하는 전류를 상기 피측정 물리량의 주파수보다 고차인 주파수의 AC 전류가 중첩된 DC 전류로 하고, 상기 연산 수단에서 출력 되는 상기 AC 전류와 동일한 주파수의 신호 성분을 모니터하는 제2모니터 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 광 응용 측정 장치.An optical transmitter connected to an optical sensor for modulating light in accordance with a physical quantity to be measured to supply light to the optical sensor, an optical receiver for receiving a sensitivity modulated light from the optical sensor and converting the light into an electric quantity; and the optical receiver An optical application measuring device having a calculation means for calculating a ratio of a DC component of the output to a modulation component, the optical application measuring device being connected to the calculation means, the output of the optical receiver being monitored for the DC component. The first monitor means for alerting when the component is outside the prescribed value, and the current for driving the optical transmitter as a DC current superimposed with an AC current of a frequency higher than the frequency of the physical quantity to be measured, in the computing means And second monitor means for monitoring signal components at the same frequency as the AC current to be output.
KR1019900013958A 1990-04-25 1990-09-05 Optical mesurement device KR940004872B1 (en)

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