SE520515C2

SE520515C2 - Fiber optical measuring method in intensity based fiber optical pressure measuring system, involves measuring specific parameter based on intensity of partially reflected signal and intensity of measuring signal

Info

Publication number: SE520515C2
Application number: SE0004373A
Authority: SE
Inventors: Nevio Vidovic; Martin Kranz; Thorleif Josefsson; Svante Hoejer
Original assignee: Samba Sensors Ab
Priority date: 2000-11-28
Filing date: 2000-11-28
Publication date: 2003-07-22
Also published as: SE0004373D0; SE0004373L

Abstract

Intensity of measuring signal from sensor element (6) is detected in measuring and control unit. The measuring signal is partially reflected at a point along the optical connection (3). Reflection point is located at predetermined distance from the sensor element. The parameter is measured based on intensity of partially reflected signal and intensity of measuring signal. An Independent claim is also included for optical measuring device.

Description

25 30 35 520 515 faktum att den olika ovannämnt detekterade störningar i anslutning till mätsystemet. Exempelvis kan slag hänför sig till det signalen kommer att påverkas av signalen påverkas av eventuell böjning av den optiska fibern samt genom temperaturförändringar och åldring hos ljuskälla. som fiberkopplingar och fiberkontakter i det den optiska fibern eller hos nämnda Även faktorer aktuella mätsystemet kan påverka den informationsbärande signalen (exempelvis genom att dess intensitet påverkas önskvärt sätt) och således också det på ett icke slutgiltiga mätresultatet. 5 30 35 520 515 the fact that the various above-mentioned detected disturbances in connection with the measuring system. For example, stroke refers to what the signal will be affected by the signal may be affected by any bending of the optical fiber as well as by temperature changes and aging of light source. such as fiber couplings and fiber contacts in the optical fiber or in the said measuring system can also affect the information-bearing signal (for example by affecting its intensity in the desired manner) and thus also the non-final measurement result.

På grund av ovanstående problemställning finns det ett behov av anordningar och nætoder som är inrättade att förekommande felkällor och kompensera för eventuellt störningar i samband med optiska mätningar av exempelvis tryck.Due to the above problem, there is a need for devices and network methods that are designed to detect sources of error and compensate for any disturbances in connection with optical measurements of, for example, pressure.

Det finns förut känt ett flertal mätsystem vid vilka en mätsignal utnyttjas tillsammans med en särskild referenssignal. En viss kategori av mätsystem baseras på att ljus leds genom två olika optiska fibrer och används sådant system för nämnda ändamål. Ett exempel på ett visas i patentdokumentet US 5657405, vilket visar ett fiberoptiskt mätsystem som utnyttjas för mätning av exempelvis tryck. Vid detta system utnyttjas interferens som uppstår mellan två optiska kanaler genom vilka två motsvarande laserljussignaler matas mot ett membran. En av dessa ljussignaler utnyttjas då som referenssignal.There are previously known a number of measuring systems in which a measuring signal is used together with a special reference signal. A certain category of measuring system is based on light being conducted through two different optical fibers and such a system is used for the said purpose. An example of one is shown in the patent document US 5657405, which shows a fiber optic measuring system which is used for measuring, for example, pressure. This system utilizes interference that occurs between two optical channels through which two corresponding laser light signals are fed to a diaphragm. One of these light signals is then used as a reference signal.

En annan förut känd kategori av system baseras på att ljus av två olika våglängder genereras och utnyttjas, varigenom en referenssignal kan erhållas. System av detta slag är förut kända genom exempelvis patentdokumenten US 5280173 och US 4933545. 10 15 20 25 30 35 520 515 En nackdel med enligt de två ovannämnda systemen kategorierna är att de är relativt komplexa till sin uppbyggnad. Dessutom kräver de ett relativt stort antal kritiska komponenter i form av lysdioder, optiska fibrer etC .Another prior art category of systems is based on the generation and utilization of light of two different wavelengths, whereby a reference signal can be obtained. Systems of this kind are previously known from, for example, the patent documents US 5280173 and US 4933545. A disadvantage with the categories according to the two above-mentioned systems is that they are relatively complex in their construction. In addition, they require a relatively large number of critical components in the form of LEDs, optical fibers, etc.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN: Ett huvudsakligt ändamål med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett förbättrat fiberoptiskt mätsystem. I synnerhet är det ett syfte med uppfinningen att tillhandahålla ett förfarande vid ett intensitetsbaserat optiskt mätsystem vid vilket en signal fås att infalla mot ett sensorelement, och vid vilket ett mått på längden hos en optisk förbindelse mellan nämnda sensorelement och en mät- och styrenhet kan bestämmas på ett enkelt och effektivt sätt. Detta mått kan i sin tur utnyttjas för att erhålla en förbättrad mätning. Detta uppnås medelst ett förfarande och en anordning i enlighet med föreliggande framgår av efterföljande uppfinning, vars särdrag patentkrav 1 respektive 5.SUMMARY OF THE INVENTION: A principal object of the present invention is to provide an improved fiber optic measuring system. In particular, it is an object of the invention to provide a method in an intensity-based optical measuring system in which a signal is caused to be incident on a sensor element, and in which a measure of the length of an optical connection between said sensor element and a measuring and control unit can be determined. in a simple and efficient way. This measure can in turn be used to obtain an improved measurement. This is achieved by means of a method and a device in accordance with the present invention according to the following invention, the features of which are claims 1 and 5, respectively.

Uppfinningen är avsedd att utnyttjas vid optiska mätsystem som innefattar ett sensorelement som är anslutet till en mät- och styrenhet via en optisk förbindelse och som är inrättat att avge en signal som utgör ett mått på en fysikalisk parameter som påverkar sensorelementet. Uppfin- ningen utgör ett förfarande som innefattar generering av en signal sonl bringas att infalla mot sensorelementet, samt detektering av nämnda signal i nämnda mät- och styrenhet efter påverkan av mätsignalen i nämnda sensorelement. Uppfinningen kännetecknas av att förfarandet dessutom innefattar bestämning av ett mått på längden hos nämnda optiska förbindelse med utgångspunkt från en uppmätt tidsperiod som förflyter från genereringen av nämnda signal till detekteringen av nämnda signal, samt identifiering av aktuell typ av sensorelement genom nämnda 10 15 20 25 30 35 520 515 4 längdbestämning, varvid längden hos nämnda optiska förbindelse är på förhand vald till ett för sensorelementet unikt värde för att motsvara en specifik typ av sensorelement. Uppfinningen utgör också en anordning för genomförande av ett sådant förfarande.The invention is intended to be used in optical measuring systems which comprise a sensor element which is connected to a measuring and control unit via an optical connection and which is arranged to emit a signal which constitutes a measure of a physical parameter which affects the sensor element. The invention constitutes a method which comprises generating a signal which is caused to be incident on the sensor element, and detecting said signal in said measuring and control unit after influencing the measuring signal in said sensor element. The invention is characterized in that the method further comprises determining a measure of the length of said optical connection based on a measured period of time elapsing from the generation of said signal to the detection of said signal, and identifying the current type of sensor element by said device. 520 515 4 length determination, wherein the length of said optical connection is preselected to a value unique to the sensor element to correspond to a specific type of sensor element. The invention also constitutes a device for carrying out such a method.

Genom uppfinningen fås en väsentlig fördel genom att den enkelt och effektivt sätt kan bestämning av längden hos en optisk förbindelse. Dessutom felkällor och på ett utnyttjas för medger uppfinningen en kompensation av störningar vid intensitetsbaserade optiska mätningar av exempelvis tryck.The invention obtains a significant advantage in that it can easily and efficiently determine the length of an optical connection. In addition, sources of error and on the one hand utilized for, the invention allows a compensation of disturbances in intensity-based optical measurements of, for example, pressure.

I synnerhet baseras uppfinningen på en bestämning av ett mått på längden hos nämnda optiska förbindelse med utgångspunkt från en uppmätt tidsperiod som förflyter från genereringen av nämnda signal och fram till en detektering av nämnda signal. Vid ett sådant förfarande kan längdbestämningen utnyttjas för identifiering av vilket som för tillfället är Härvid väljs längden hos sensorelement förbundet med den aktuella mät- och styrenheten. den optiska förbindelse så att den motsvarar en specifik typ av sensorelement.In particular, the invention is based on a determination of a measure of the length of said optical connection based on a measured period of time which elapses from the generation of said signal and up to a detection of said signal. In such a method, the length determination can be used to identify which is currently the case. The length of sensor elements connected to the relevant measuring and control unit is selected. the optical connection so that it corresponds to a specific type of sensor element.

Fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår av de efterföljande beroende patentkraven.Advantageous embodiments of the invention appear from the following dependent claims.

FIGURBESKRIVNING: Uppfinningen kommer i det följande att förklaras närmare med hänvisning till ett föredraget utföringsexempel och de bifogade ritningarna, där: figur 1 schematiskt visar ett mätsystem i enlighet med den föreliggande uppfinningen, figur la visar i förstoring ett sensorelement som är 10 15 20 25 30 35 520 515 lämpligt att utnyttjas i samband med uppfinningen, samt figur 2 är ett diagram som visar hur ljussignaler detekteras i enlighet med uppfinningen.DESCRIPTION OF THE DRAWINGS: The invention will be explained in more detail below with reference to a preferred embodiment and the accompanying drawings, in which: Figure 1 schematically shows a measuring system in accordance with the present invention, Figure 1a shows on an enlarged scale a sensor element which is 520 515 suitable for use in connection with the invention, and Figure 2 is a diagram showing how light signals are detected in accordance with the invention.

FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER: schematiskt förenklat ett I figur l visas och något intensitetsbaserat fiberoptiskt mätsystem l enligt den föreliggande uppfinningen. Enligt en föredragen utföringsform utgörs mätsystemet för mätning av tryck, men utnyttjas exempelvis för uppfinningen kan alternativt mätning av temperatur eller acceleration.PREFERRED EMBODIMENTS: Schematically simplified a Figure 1 shows and some intensity-based fiber optic measuring system 1 according to the present invention. According to a preferred embodiment, the measuring system is for measuring pressure, but can be used, for example, for the invention, alternatively measuring temperature or acceleration.

Till mätsystemet l hör en ljuskälla i form av en lysdiod 2 inrättad att ljussignal med en som är emittera en förutbestämd våglängd Ål. Lysdioden 2 är ansluten till en optisk förbindelse, företrädesvis i form av en i sig förut känd optisk fiber 3, via en första länk 4 samt via en fiberkoppling 5. Den optiska fibern 3 är i sin tur förbunden med ett sensorelement 6.The measuring system 1 includes a light source in the form of an LED 2 arranged to emit a light signal with one which is a predetermined wavelength Ål. The LED 2 is connected to an optical connection, preferably in the form of an optical fiber 3 known per se, via a first link 4 and via a fiber connection 5. The optical fiber 3 is in turn connected to a sensor element 6.

Enligt vad som framgår i detalj av figur la, som är en delförstoring av' sensorelementet 6, innefattar' detta en kavitet 6a, vilken exempelvis kan erhållas (i enlighet med känd teknik) genom uppbyggnad medelst molekylära skikt (främst kisel, alternativt kiseldioxid eller en kombination av kisel och kiseldioxid) och ett etsningsförfarande. Lämpligen utnyttjas också ett bondningsförfarande vid utformningen av sensorelementet 6.As can be seen in detail from Figure 1a, which is a partial enlargement of the 'sensor element 6', this comprises a cavity 6a, which can be obtained, for example (in accordance with the prior art) by construction by means of molecular layers (mainly silicon, alternatively silica or a combination of silicon and silica) and an etching process. A bonding method is also suitably used in the design of the sensor element 6.

Tillverkningen av ett sådant sensorelement 6 är i sig förut känt, exempelvis från patentdokumentet WO 93/22644.The manufacture of such a sensor element 6 is known per se, for example from the patent document WO 93/22644.

På så vis bildas i sensorelementet 6 också ett membran 6b, tryck p som påverkar vars böjning beror av det sensorelementet 6. 10 15 20 25 30 35 520 515 Enligt vad som kommer att beskrivas i detalj nedan bringas den ovannämnda ljussignalen att infalla mot sensorelementet 6, d.v.s. mot dess kavitet 6a.In this way a membrane 6b is also formed in the sensor element 6, pressure p which influences whose bending depends on that sensor element 6. As will be described in detail below, the above-mentioned light signal is caused to fall against the sensor element 6. , ie against its cavity 6a.

Ljussignalen kommer härvid att moduleras av det tryck p som verkar mot membranet 6b. Vid påverkan av membranet 6b med ett visst tryck p kommer således kavitetens 6a dimensioner, främst dess djup d, att förändras, vilket leder till att ljussignalen moduleras genom optisk interferens i kaviteten 6a.The light signal will then be modulated by the pressure p acting against the membrane 6b. Thus, when the membrane 6b is actuated with a certain pressure p, the dimensions of the cavity 6a, mainly its depth d, will change, which leads to the light signal being modulated by optical interference in the cavity 6a.

Vid utformningen av sensorelementet 6 väljes kavitetens 6a djup d till ett värde som är av huvudsakligen samma storleksordning som ljussignalens våglängd 11.In the design of the sensor element 6, the depth d of the cavity 6a is selected to a value which is of substantially the same order of magnitude as the wavelength 11 of the light signal.

Dimensioneringen av kaviteten 6a sker dessutom under beaktande av önskat användningsområde för sensorelementet 6, i sensorelementet 6 skall anpassas för. det aktuella fallet främst vilket tryckintervall Enligt uppfinningen utgörs ljussignalen av en puls av relativt kort varaktighet. I normala tillämpningar, varvid en optisk fiber 3 med en längd på cza 2-10 m utnyttjas, är varaktigheten hos pulsen av storleksordningen 20-50 ns.The dimensioning of the cavity 6a also takes into account the desired area of use of the sensor element 6, in which the sensor element 6 is to be adapted. in the present case mainly which pressure interval According to the invention the light signal consists of a pulse of relatively short duration. In normal applications, in which an optical fiber 3 with a length of about 2-10 m is used, the duration of the pulse is of the order of 20-50 ns.

Uppfinningen är dock inte begränsad till detta, utan kan också realiseras med en pulslängd som avviker från detta utnyttjas pulser med längre intervall. Exempelvis varaktighet i de fall där mycket långa optiska fibrer (t.ex. 100-200 m) utnyttjas.However, the invention is not limited to this, but can also be realized with a pulse length that deviates from this, pulses with longer intervals are used. For example, duration in cases where very long optical fibers (eg 100-200 m) are used.

Ljuspulsen utgör således en nätsignal som transmitteras genom fibern 3 och leds in i sensorelementet 6. Ljuspulsen moduleras på ovan nämnt vis med hjälp av kaviteten 6a och ges därigenom information som svarar mot det aktuella trycket p. Den av sensorelementet 6 modulerade ljuspulsen transmitteras därefter tillbaka genom fibern 3 och leds till en ovannämnda ljuskänslig detektor 7, via den l0 15 20 25 30 35 520 515 fiberkopplingen 5 och en ytterligare fiberlänk 8.The light pulse thus constitutes a mains signal which is transmitted through the fiber 3 and is conducted into the sensor element 6. The light pulse is modulated in the above-mentioned manner by means of the cavity 6a and thereby information corresponding to the current pressure p is given. the fiber 3 and is led to a above-mentioned light-sensitive detector 7, via the fiber coupling 5 and a further fiber link 8.

Detektorn 7 är på känt sätt inrättad att detektera intensiteten hos den reflekterade mätsignalen.The detector 7 is arranged in a known manner to detect the intensity of the reflected measurement signal.

För behandling av den av detektorn 7 detekterade ljussignalen innefattar mätsystemet enligt uppfinningen en utvärderingsenhet 9. Utvärderingsenheten 9 bildar“ på så vis tillsammans med lysdioden 2, länkarna 4, 8, kopplingen 5 och detektorn 7 en mät- och styrenhet 10, vilken i sin tur är ansluten till en presentationsenhet 11, exempelvis i form av en display, med vars hjälp ett mått på det aktuella trycket p kan åskådliggöras för en användare. 8 utgörs företrädesvis av optiska De två länkarna 4, fibrer av i sig känt slag, varvid fiberkopplingen 5 innefattar en i sig känd fiberförgrening som är utformad så att de två fiberlänkarna 4, 8 övergår i den fiber 3 som leder fram till sensorelementet 6.For processing the light signal detected by the detector 7, the measuring system according to the invention comprises an evaluation unit 9. The evaluation unit 9 thus forms together with the LED 2, the links 4, 8, the coupling 5 and the detector 7 a measuring and control unit 10, which in turn is connected to a presentation unit 11, for example in the form of a display, by means of which a measure of the current pressure p can be illustrated to a user. 8 is preferably optical The two links 4, fibers of a type known per se, the fiber coupling 5 comprising a fiber branch known per se which is designed so that the two fiber links 4, 8 merge into the fiber 3 leading to the sensor element 6.

Det är en grundprincip bakonl uppfinningen att en semi- reflekterande anordning 12 finns anordnad längs den optiska fibern 3, på ett förutbestämt avstånd från sensorelementet 6. Denna anordning 12 utgörs enligt utföringsformen av en s.k. ferrul, d.v.s. en särskild rörliknande enhet för sammankoppling av optiska fibrer som är så inrättad att ljuspulsen partiellt reflekteras tillbaks till detektorn 7, d.v.s. sensorelementet 6. Den en den från lysdioden 2 utsända utan att ha löpt fram till och påverkats av optiska förbindelsen 3 enligt utföringsformen utgörs således i själva verket av en första optisk ledare 3a som är sammanfogad med en andra optisk ledare 3b via nämnda ferrul 12. Mellan de två optiska ledarna 3a, 3b anordnas då med hjälp av ferrulen ett litet luftgap, vid vilket nämnda partiella reflektion uppstår. 10 15 20 25 30 35 520 515 Uppfinningen är inte begränsad till den reflekterande anordning 12 som beskrivits ovan. Alternativt kan andra reflekterande beläggningar och tillhandahålla en reflekterande anordning som ger upphov till den beskrivna former av speglar eller ytor utnyttjas för att partiellt ljusreflektionen. av lysdioden 2 uppstår Ur den ljuspuls som genereras således två returnerade ljuspulser, d.v.s. en lnätsignal som når sensorelementet 6 och därefter returneras, samt en referenssignal som returneras direkt vid den reflekterande anordningen 12.It is a basic principle behind the invention that a semi-reflective device 12 is arranged along the optical fiber 3, at a predetermined distance from the sensor element 6. This device 12 is according to the embodiment of a so-called ferrul, i.e. a special tube-like unit for interconnecting optical fibers which is arranged so that the light pulse is partially reflected back to the detector 7, i.e. the sensor element 6. The one emitted from the LED 2 without having run up to and been affected by the optical connection 3 according to the embodiment is thus in fact constituted by a first optical conductor 3a which is connected to a second optical conductor 3b via said ferrule 12. Between the two optical conductors 3a, 3b are then arranged by means of the ferrule a small air gap, at which said partial reflection occurs. The invention is not limited to the reflective device 12 described above. Alternatively, other reflective coatings and provide a reflective device that gives rise to the described shapes of mirrors or surfaces may be utilized to partially reflect the light. of the LED 2 arises from the light pulse thus generated two returned light pulses, i.e. a network signal which reaches the sensor element 6 and is then returned, and a reference signal which is returned directly to the reflecting device 12.

De återgående ljussignalerna går via fiberkopplingen 5 in i den andra fiberlänken 8 och till detektorn 7. Detektorn 7 detekterar då intensiteten hos mätsignalen respektive referenssignalen. På grund av att den reflekterande anordningen 12 är anordnad på ett forutbestämt avstånd 6 kommer referenssignalen att nå från sensorelementet ljusdetektorn 7 en kort tidsperiod innan den vid sensorelementet 6 reflekterade mätsignalen når ljusdetektorn 7. Den tidsperiod som förflyter mellan detekteringen av de båda signalerna kommer därvid att bero på den position längs den optiska fibern 3 vid vilken den reflekterande anordningen 12 finns anordnad, d.v.s. nämnda tidsperiod beror på avståndet mellan den reflekterande anordningen 12 och sensorelementet 6.The return light signals go via the fiber coupling 5 into the second fiber link 8 and to the detector 7. The detector 7 then detects the intensity of the measuring signal and the reference signal, respectively. Because the reflecting device 12 is arranged at a predetermined distance 6, the reference signal will reach from the sensor element the light detector 7 a short period of time before the measurement signal reflected at the sensor element 6 reaches the light detector 7. The time period elapsing between the detection of the two signals depend on the position along the optical fiber 3 at which the reflecting device 12 is arranged, i.e. said time period depends on the distance between the reflecting device 12 and the sensor element 6.

Med hänvisning till figur 2 visas schematiskt hur två pulser som genererats på ovannämnda sätt detekteras med hjälp av detektorn 7. Således visas i figur 2 intensiteten I hos de detekterade pulserna som funktion av tiden t. Av figuren framgår att en första puls A som resulterar av att reflekteras mot den detektorn 7, inrättad att bestämma ett värde på den ovannämnda ljussignalen reflekterande anordningen 12 når varvid detektorn 7 då är 10 15 20 25 30 35 520 515 intensiteten I¿ hos denna puls A. Dessutom infaller en andra puls B mot detektorn 7 en viss tidsperiod tl efter att den första pulsen A har nått detektorn 7. Intensiteten I, hos den andra pulsen B detekteras också av detektorn 7. motsvarar då den ovannämnda Den andra pulsen B mätsignalen, d.v.s. en ljussignal som har modulerats i sensorelementet 6 och som då innehåller information avseende det tryck p som verkar mot sensorelementet 6 (jfr. figur la).Referring to Figure 2, it is shown schematically how two pulses generated in the above-mentioned manner are detected by means of the detector 7. Thus, Figure 2 shows the intensity I of the detected pulses as a function of time t. The figure shows that a first pulse A resulting from to be reflected against that detector 7, arranged to determine a value of the above-mentioned light signal reflecting device 12, the detector 7 then reaching the intensity I¿ of this pulse A. In addition, a second pulse B falls against the detector 7 a certain time period t1 after the first pulse A has reached the detector 7. The intensity I, of the second pulse B is also detected by the detector 7. then corresponds to the above-mentioned The second pulse B measurement signal, i.e. a light signal which has been modulated in the sensor element 6 and which then contains information regarding the pressure p acting against the sensor element 6 (cf. figure 1a).

Vidare är utvärderingsenheten 9 inrättad att beräkna kvoten mellan de två värdena på intensiteten hos respektive puls, d.v.s. IA/IB. Genom uppfinningen erhålles således en mätning där mätsignalen (d.v.s. den andra pulsen B) utgör ett mått på trycket p, inklusive inverkan av eventuella felkällor, och där referenssignalen (d.v.s. den första endast motsvarar inverkan av eventuella felkällor. Genom beräkning av nämnda kvot fås ett mått på det aktuella återspeglar felkällor och störningar då har kompenserats pulsen A) trycket där faktorer som bort. Detta är givetvis en fördel eftersom det leder till mindre störkänsliga mätningar. Som exempel på oönskade felkällor kan nämnas eventuell böjning av den optiska fibern, temperaturförändringar och åldring hos den optiska fibern eller lysdioden 2 samt eventuella förändringar som uppstår hos fiberkopplingen 5. pulsen A utgör en att den första referenssignal som kan utnyttjas för att kompensera bort Sammantaget gäller inverkan av eventuella störningar i samband med mätning med det uppfinningsenliga mätsystemet.Furthermore, the evaluation unit 9 is arranged to calculate the ratio between the two values of the intensity of each pulse, i.e. IA / IB. The invention thus provides a measurement in which the measurement signal (ie the second pulse B) constitutes a measure of the pressure p, including the effect of any sources of error, and in which the reference signal (ie the first only corresponds to the effect of any sources of error. on the current reflects sources of error and disturbances then have been compensated pulse A) pressure there factors that away. This is of course an advantage as it leads to less disturbance sensitive measurements. Examples of unwanted sources of error are possible bending of the optical fiber, temperature changes and aging of the optical fiber or LED 2 and possible changes that occur in the fiber coupling 5. Pulse A is one that the first reference signal that can be used to compensate. the effect of any disturbances in connection with measurement with the measuring system according to the invention.

För att de två pulserna A och B skall kunna särskiljas vid detekteringen i detektorn 7 krävs att tidsperioden tl överstiger ett minsta gränsvärde. Detta gränsvärde beror 10 15 20 25 30 35 520 515 10 på hur hög upplösning som kan erhållas med hjälp av mät- detta Vid normala och styrenheten 10. I normala applikationer är gränsvärde t1 av storleksordningen 10 ns. applikationer med optiska fibrer av längden 2-10 m är det att den halva därför lämpligt reflekterande anordningen 12 placeras på ungefär avståndet mellan mät- och styrenheten 10 och sensorelementet 6.In order for the two pulses A and B to be distinguishable during the detection in the detector 7, it is required that the time period t1 exceeds a minimum limit value. This limit value depends on how high the resolution can be obtained with the help of the meter. In normal and the control unit 10. In normal applications, the limit value t1 is of the order of 10 ns. applications with optical fibers of length 2-10 m, it is that the half therefore suitably reflecting device 12 is placed at approximately the distance between the measuring and control unit 10 and the sensor element 6.

Enligt en variant av uppfinningen (som ej visas i figurerna) kan denna inrättas så att en enstaka puls skickas till två eller flera grenar som i sin tur innefattar två eller flera optiska fibrer med ett motsvarande antal sensorelement. Längs var och en av de optiska fibrerna finns då anordnat en reflekterande anordning av ovannämnt slag. Genom lämplig placering av respektive reflekterande anordning längs respektive optiska fiber kan referenssignaler och, mätsignaler från respektive gren erhållas och detekteras med förutbestämda detta respektive optiska fiber samt placeringen av respektive tidsintervall. I måste längden hos sammanhang spegelanordning anpassas på så vis att samtliga mät- och referenssignaler kan särskiljas individuellt. Dessa signaler kan då detekteras och utvärderas på ett sätt som är analogt med vad som beskrivits ovan.According to a variant of the invention (not shown in the figures), this can be arranged so that a single pulse is sent to two or more branches which in turn comprise two or more optical fibers with a corresponding number of sensor elements. A reflecting device of the above-mentioned type is then arranged along each of the optical fibers. By suitable placement of the respective reflecting device along the respective optical fiber, reference signals and, measurement signals from the respective branch can be obtained and detected with predetermined this respective optical fiber and the location of the respective time intervals. In this case, the length of the mirror device must be adapted in such a way that all measuring and reference signals can be distinguished individually. These signals can then be detected and evaluated in a manner analogous to that described above.

I syfte att tillhandahålla en särskilt effektiv tryckmätning kan uppfinningen utnyttjas för bestämning av de tidsperioder som förflyter från det att en viss ljuspuls genereras av lysdioden 2 och till det att den detekteras i detektorn 7. Med hjälp av uppmätta värden på om ljuspulsernas utbredningshastighet aktuella kan ett mått på längden hos den optiska (och med vetskap dessa tidsperioder längs den optiska förbindelsen 3) förbindelsen mellan mät- och styrenheten 10 och den reflekterande anordningen 12, respektive mellan mät- och beräknas. Om styrenheten 10 och sensorelementet 6, 10 15 20 25 30 35 520 515 ll respektive sensorelement 6 är monterad vid en optisk förbindelse som ges en förutbestämd, unik längd, kan denna typ av detektering utnyttjas för att utföra en identitetskontroll av respektive sensorelement. Exempelvis kan en uppmätt längd hos den optiska förbindelsen på 2 m då sägas motsvara en första typ av sensorelement, medan en uppmätt längd hos den optiska förbindelsen på 3 n1 kan motsvara en andra typ av sensorelement. På så vis kan så att mät- och styrenheten 10 uppfinningen utnyttjas genom detektering av längden hos en viss optisk förbindelse först identifierar vilken typ av sensorelement som för tillfället är anslutet. Därefter kan mät- och styrenheten 10 under de fortsatta mätningarna utnyttja exempelvis information avseende kalibrering och andra liknande data som specifikt avser det för tillfället anslutna sensorelementet. Sådan information är företrädesvis pá förhand lagrad i mät- och styrenheten 10 och utnyttjas då för de respektive sensorelement som en viss mät- och styrenheten 10 är avsedd att kunna utnyttjas med. Genom att exempelvis data avseende kalibrering hos införas i. mätningarna ett visst sensorelement kan möjliggörs således med uppfinningen en förbättrad mätning.In order to provide a particularly effective pressure measurement, the invention can be used for determining the time periods which elapse from the time a certain light pulse is generated by the LED 2 and until it is detected in the detector 7. By means of measured values of whether the propagation speed of the light pulses can be measures of the length of the optical (and knowing these time periods along the optical connection 3) the connection between the measuring and control unit 10 and the reflecting device 12, respectively between measuring and calculating. If the control unit 10 and the sensor element 6, the sensor element 6 are mounted at an optical connection which is given a predetermined, unique length, this type of detection can be used to perform an identity check of the respective sensor elements. For example, a measured length of the optical connection of 2 m can then be said to correspond to a first type of sensor element, while a measured length of the optical connection of 3 n1 can correspond to a second type of sensor element. In this way, so that the measuring and control unit 10 of the invention can be utilized by detecting the length of a certain optical connection first identifying the type of sensor element which is currently connected. Thereafter, during the further measurements, the measuring and control unit 10 can use, for example, information regarding calibration and other similar data which specifically relate to the sensor element currently connected. Such information is preferably stored in advance in the measuring and control unit 10 and is then used for the respective sensor elements with which a certain measuring and control unit 10 is intended to be used. By inserting, for example, data regarding calibration in the measurements, a certain sensor element can thus be made possible with the invention an improved measurement.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan beskrivna utföringsformen, utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Exempelvis kan principen bakom uppfinningen utnyttjas även vid system som inte är avsedda för tryckmätning.The invention is not limited to the embodiment described above, but can be varied within the scope of the appended claims. For example, the principle behind the invention can also be used in systems which are not intended for pressure measurement.

Istället för en beräkning av kvoten mellan två värden på IA/In kan en beräkning av skillnaden intensiteten hos två ljussignaler, d.v.s. (enligt vad som beskrivits ovan) (IA“IB) styrenheten. Även i detta fall erhålles då en kompensation mellan nämnda två värden utföras i mät- och av felkällor och störningar. Enligt en ytterligare tänkbar 520 515 l2 lösning kan de två ljussignalerna IA, IB ingå som inparametrar i en lämpligt utformad funktion med vars hjälp en kompensation av felkällor tillhandahålls.Instead of a calculation of the ratio between two values of IA / In, a calculation of the difference can be the intensity of two light signals, i.e. (as described above) (IA “IB) the control unit. Also in this case, a compensation is obtained when said two values are performed in measurement and of sources of error and disturbances. According to a further conceivable solution, the two light signals IA, IB can be included as input parameters in a suitably designed function by means of which a compensation of sources of error is provided.

Claims

520 515/3. «- ø. «~ PATENTKRAV Z

A method of optical measuring systems comprising a sensor element (6) connected to a measuring and control unit (10) via an optical connection (3) and. sonl is arranged to emit a signal which is a measure of a physical parameter (p) which affects the sensor element (6), which method comprises generating a signal which is caused to be incident on the sensor element (6), and detecting said signal in said measure. and control unit (10) after influencing the signal in said sensor element (6), characterized in that the method further comprises: determining a measure of the length of said optical connection (3) based on a measured time period elapsing from the generation of said signal to the detection of said signal, as well as the identification 'of the current type of' sensor element (6) by. said length determination, wherein. the length of said optical connection (3) is preselected to a value unique to the sensor element (6) to correspond to a specific type of sensor element (6).

A method according to claim 1, characterized in that it comprises: partial reflection of the generated signal in a reflecting device (12) arranged at a point along the optical connection (3) at a predetermined distance from the sensor element (6), detecting the intensity of said signal (B) which is caused to fall towards the sensor element (6) and of the signal (A) which. corresponds to said partially reflected 10 15 20 25 30 35 520 515/4, =. of signal, and determining a measure of the length of the optical connection between. said measuring and control unit (10) and said reflecting device '(12) and of' a measure of the length between the measuring and control unit (10) and the sensor element (6).

3. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that said signal (B) consists of a light pulse of predetermined duration.

Device in optical measuring systems comprising a sensor element (6) which is connected to a measuring and control unit (10) via an optical connection (3) and the soul is arranged to emit a signal which. constitutes a measure of a physical parameter (p) which affects the sensor element (6), which device further comprises a light source for generating a signal which is caused to be incident on the sensor element (6), and a detector (7) for detecting the intensity of said sensor. signal in said measuring and control unit (10) sensor element (6), after influencing the signal in said wherein. the measuring and control unit (10) is arranged to measure a period of time which elapses from the generation of said signal to the detection of said signal, characterized in that the measuring and control unit (10) is arranged for determining a measure of the length of said optical connection (3) based on said measured time period, and for identifying the current type of sensor element (6) by said length determination, the length of said optical connection (3) being in advance. selected. to a value unique to the sensor element (6).

Device according to claim 4, characterized in that said measuring and control unit (10) comprises data regarding calibration of said sensor element (6) and 520 515 is arranged to use said data for said sensor element (6) when measuring. after identification by said length measurement.