FR2728678A1 - Capteur du type modulation optique et appareil d'instrumentation de processus utilisant celui-ci - Google Patents

Capteur du type modulation optique et appareil d'instrumentation de processus utilisant celui-ci Download PDF

Info

Publication number
FR2728678A1
FR2728678A1 FR9515538A FR9515538A FR2728678A1 FR 2728678 A1 FR2728678 A1 FR 2728678A1 FR 9515538 A FR9515538 A FR 9515538A FR 9515538 A FR9515538 A FR 9515538A FR 2728678 A1 FR2728678 A1 FR 2728678A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
light
optical
modulation type
sensors
optical modulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR9515538A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2728678B1 (fr
Inventor
Masaki Yoda
Tatsuyuki Maekawa
Shigeru Suzuki
Nobuaki Ohno
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Publication of FR2728678A1 publication Critical patent/FR2728678A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2728678B1 publication Critical patent/FR2728678B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L11/00—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00
    • G01L11/02—Measuring steady or quasi-steady pressure of a fluid or a fluent solid material by means not provided for in group G01L7/00 or G01L9/00 by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/32—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using change of resonant frequency of a crystal
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/24—Measuring force or stress, in general by measuring variations of optical properties of material when it is stressed, e.g. by photoelastic stress analysis using infrared, visible light, ultraviolet

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optical Transform (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

Un capteur du type modulation optique (1) comprend une lentille de condenseur d'entrée (6), un polariseur (7), un oscillateur piézo-électrique (2), un analyseur et une lentille de condenseur de sortie. Un appareil d'instrumentation de processus utilisant le capteur de la structure décrite ci-avant comprend en outre une fibre optique (5) pour transmettre la lumière provenant de la source de lumière sur le capteur du type modulation optique, un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir en un signal électrique la lumière transmise qui est modulée en intensité à l'aide de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique et une unité de traitement de signal pour acquérir une valeur de paramètre de processus sur la base de la fréquence d'un signal de sortie provenant du convertisseur photo-électrique.

Description

ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
La présente invention concerne un capteur du type modulation optique destiné à être utilisé lors d'une instrumentation de processus pour mesurer une température et/ou une pression dans une installation telle qu'une installation de fabrication ou qu'une installation d'alimentation en énergie électrique et concerne également un appareil d'instrumentation de processus qui utilise un tel capteur.
Des capteurs tels que des thermocouples et des éléments piézo-électriques sont typiquement utilisés pour l'instrumentation de processus pour mesurer la température, la pression et similaire dans une installation telle qu'une installation de fabrication ou qu'une installation d'alimentation en énergie électrique. La plupart de ces capteurs sont standardisés de telle sorte qu'ils émettent en sortie un courant s'inscrivant dans une plage de 4 à 20 mA, et chaque sortie est conduite sur un câble électrique jusqu'à son unité de traitement de signal correspondante sur une base capteur par capteur.
Puisque la sortie de capteur est appliquée sur l'unité de traitement de signal sur une base capteur par capteur, plus le nombre de capteurs est important, plus le nombre de câbles utilisés est important. L'installation et la maintenance des câbles sont par conséquent difficiles, et l'effet du bruit sur les câbles porteurs de signal constitue un problème qui va croissant.
Des fibres optiques permettent un débit de données rapide lors d'une transmission de signal et assurent une immunité excellente vis-à-vis du bruit, et l'utilisation de fibres optiques en tant que support de transmission d'information n'est pas encore apparue dans les installations.
RESUME DE L'INVENTION
Un objet essentiel de la présente invention consiste à éliminer de manière substantielle des défauts ou inconvénients rencontrés dans l'art antérieur et à proposer un capteur du type modulation optique pour un système de transfert par multiplexage qui utilise un moyen de fibre optique et un appareil d'instrumentation de processus muni du capteur du type modulation optique permettant de réduire le nombre de câbles de connexion et d'améliorer la performance d'immunité vis-à-vis du bruit.
Ces objets ainsi que d'autres peuvent être atteints selon la présente invention en proposant, selon un aspect, un capteur du type modulation optique comprenant:
une lentille de condenseur d'entrée pour collecter la lumière provenant d'une source de lumière;
un polariseur pour polariser linéairement la lumière provenant de la lentille de condenseur d'entrée;
un oscillateur piézo-électrique laissant passer la lumière qui est muni d'un circuit d'oscillateur et sur lequel la lumière polarisée linéairement est introduite depuis le polariseur;
un analyseur pour polariser linéairement la lumière provenant de l'oscillateur piézo-électrique; et
une lentille de condenseur de sortie pour faire converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur.
Le capteur du type modulation optique peut en outre comprendre une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant des fréquences d'oscillation différentes agencés entre le polariseur et l'analyseur, et comprend également une lame de longueur d'onde agencée entre le polariseur et les oscillateurs piézo-électriques pour polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur.
Selon un autre aspect, on propose un capteur du type modulation optique comprenant:
une lentille de condenseur d'entrée pour collecter la lumière provenant d'une source de lumière;
un polariseur pour polariser linéairement la lumière provenant de la lentille de condenseur d'entrée;
un oscillateur piézo-électrique laissant passer la lumière qui est muni d'un circuit d'oscillateur, ledit oscillateur piézo-électrique comportant une surface laissant passer la lumière sur l'un de ses côtés et une surface réfléchissante sur son autre côté;
un analyseur pour polariser linéairement la lumière provenant de l'oscillateur piézo-électrique; et
une lentille de condenseur de sortie pour faire converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur.
Ce capteur du type modulation optique peut comprendre en outre une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques laissant passer la lumière présentant différentes fréquences d'oscillation agencés sur un côté d'entrée de lumière de l'oscillateur piézo-électrique et peut comprendre une lame de longueur d'onde agencée entre le polariseur et les oscillateurs piézo-électriques pour polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur.
La source de lumière est une source de lumière laser permettant d'émettre une lumière laser polarisée linéairement sur l'oscillateur piézo-électrique par l'intermédiaire d'une fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient le plan de polarisation.
Selon la présente invention, on propose en outre un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
un capteur du type modulation optique de la structure définie ci-dessus
une fibre optique pour transmettre la lumière provenant de la source de lumière sur le capteur du type modulation optique
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir en un signal électrique la lumière transmise qui est modulée en intensité à l'aide de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique; et
une unité de traitement de signal pour acquérir une valeur de paramètre de processus sur la base de la fréquence d'un signal de sortie provenant du convertisseur photo-électrique.
Cet appareil d'instrumentation de processus peut comprendre en outre une pluralité de coupleurs en T prévus pour la fibre optique et dans cet appareil, une pluralité des capteurs du type modulation optique sont agencés en parallèle les uns par rapport aux autres et sont connectés en fonctionnement aux coupleurs en T de telle sorte que des sorties provenant des capteurs du type modulation optique soient superposées. Une pluralité des capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation sont connectés en série.
Selon un autre aspect, on propose un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
un capteur du type modulation optique de la structure définie ci-dessus
une fibre optique pour transmettre la lumière provenant de la source de lumière sur le capteur du type modulation optique
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir en un signal électrique le signal optique transmis ; et
un circuit de conversion de données connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en une valeur de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir une valeur de paramètre de processus à partir de la fréquence du signal électrique provenant du convertisseur.
Selon encore un autre aspect, on propose un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
une pluralité de capteurs du type modulation optique, chacun étant de la structure définie ci-dessus;
une fibre optique pour multiplexer et transmettre les signaux optiques de sortie provenant des capteurs respectifs;
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à des côtés de sortie du capteur du type modulation optique par l'intermédiaire de la fibre optique pour convertir les signaux optiques transmis en signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres
un circuit de séparation de fréquence connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour séparer des valeurs de paramètre de processus conformément à la différence des fréquences; et
un circuit de conversion de données connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en valeurs de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir des valeurs de paramètre de processus à partir des fréquences.
Selon encore un autre aspect supplémentaire, on propose un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
une source de lumière depuis laquelle une lumière est émise
une fibre optique d'application de lumière connectée à la source de lumière;
un capteur du type modulation optique de la structure définie ci-dessus
une fibre optique de réception de lumière pour transmettre un signal optique provenant du capteur du type modulation optique
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir le signal optique transmis par
I'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière selon un signal électrique ; et
un moyen de circuit de conversion de données connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en une valeur de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir une valeur de paramètre de processus à partir d'une fréquence du signal électrique provenant du convertisseur.
Selon encore un autre aspect supplémentaire, on propose un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
une source de lumière depuis laquelle une lumière est émise
une fibre optique d'application de lumière connectée à la source de lumière;
une pluralité de capteurs du type modulation optique dont chacun présente la structure définie ci-dessus;;
une fibre optique de réception de lumière pour transmettre les signaux optiques provenant les capteurs respectifs
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement aux côtés de sortie des capteurs du type modulation optique pour convertir les signaux optique transmis par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière selon des signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres
un circuit de séparation de fréquence connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour séparer des valeurs de paramètre de processus conformément à la différence des fréquences ; et
un circuit de conversion de données connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en valeurs de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir des valeurs de paramètre de processus à partir des fréquences.
Selon cet aspect, les capteurs du type modulation optique sont connectés en parallèle les uns aux autres par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière et de ladite fibre optique de réception de lumière, ou les capteurs du type modulation optique sont agencés en parallèle les uns par rapport aux autres au niveau de leurs deux extrémités par l'intermédiaire des fibres optiques d'application de lumière sur lesquelles un coupleur à guide d'ondes optique est prévu.
Selon encore un autre aspect, on propose un appareil d'instrumentation de processus comprenant:
une source de lumière externe;
une fibre optique pour transmettre une lumière provenant de la source de lumière;
une pluralité de capteurs du type modulation optique à réflexion dans chacun desquels la lumière est entrée par l'intermédiaire de la fibre optique puis est modulée en intensité dans des plages prédéterminées conformément à des valeurs de paramètre de processus et des signaux optiques sont réfléchis et générés depuis les capteurs
un convertisseur photo-électrique connecté en fonctionnement à des côtés de sortie des capteurs du type modulation optique à réflexion pour convertir les signaux optiques transmis en signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres ; et
un circuit de dérivation optique prévu pour ladite fibre optique et conçu pour dériver les signaux optiques provenant des capteurs du type modulation optique à réflexion et pour les guider jusqu'au convertisseur photo-électrique.
Selon cet aspect, les capteurs du type modulation optique à réflexion sont agencés en parallèles les uns par rapport aux autres au niveau de leurs deux extrémités par l'intermédiaire des fibres optiques sur lesquelles un coupleur à guide d'ondes optique est prévu.
Les valeurs de paramètre de processus peuvent être transférées par l'intermédiaire du circuit de sortie connecté au circuit de conversion de données.
Selon le capteur du type modulation optique de la structure décrite ci-avant, la lumière provenant de la source de lumière est modifiée selon une lumière parallèle par l'intermédiaire de la lentille de condenseur d'entrée et est polarisée linéairement par le polariseur. Lorsqu'une tension est appliquée, I'oscillateur piézo-électrique oscille et génère, en tant que lumière de sortie, une lumière polarisée elliptiquement due à une contrainte mécanique et à un champ électrique.
L'analyseur capte la lumière polarisée elliptiquement en tant que lumière polarisée linéairement, en réalisant une modulation d'intensité optique en réponse à la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique. La lumière peut être polarisée circulairement par la lame de longueur d'onde avant d'entrer dans l'oscillateur piézo-électrique.
Une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant différentes fréquences d'oscillation sont agencés entre le polariseur (ou lame de longueur d'onde) et l'analyseur. Par conséquent, différentes valeurs de paramètre de processus, telles que la température et la pression, sont mesurés concurremment.
L'oscillateur piézo-électrique laissant passer la lumière comportant un circuit d'oscillateur est muni d'une surface laissant passer la lumière sur un côté et d'une surface de réflexion sur son autre côté. Par conséquent, une lumière incidente est admise au travers de la surface laissant passer la lumière, est réfléchie depuis la surface réfléchissante sur l'autre côté et est acheminée par l'intermédiaire de la surface laissant passer la lumière. En tant que résultat, la lumière se déplace au travers de l'oscillateur piézo-électrique de deux fois la distance dont la lumière passe simplement au travers. Par conséquent, la lumière est modulée en intensité deux fois et une mesure d'une composante de fréquence lors d'un traitement de signal est plus aisée.
Une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques laissant passer la lumière présentant différentes fréquences d'oscillation sont agencés sur le côté d'entrée de lumière de l'oscillateur piézo-électrique. Cet agencement conduit à un capteur composite permettant de mesurer une pluralité de valeurs de paramètre de processus.
Dans le capteur du type modulation optique, la source de lumière est une source de lumière laser permettant d'émettre une lumière laser polarisée linéairement, et la fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient un plan de polarisation transmet la lumière laser jusqu'à l'oscillateur piézo-électrique.
Dans cet agencement, la lumière polarisée linéairement qui serait sinon produite par le polariseur est directement guidée depuis la source de lumière laser et par conséquent, le polariseur est éliminé.
Selon l'appareil d'instrumentation de processus de la structure décrite ci-avant, la lumière provenant de la source de lumière est transmise au travers de la fibre optique sur le capteur du type modulation optique de la structure décrite ci-avant. Le convertisseur photo-électrique convertit en un signal électrique la lumière de transmission qui est modulée en intensité à l'aide de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique du capteur, et l'unité de traitement de signal acquiert une valeur de paramètre de processus telle que la température ou la pression sur la base de la fréquence du signal de sortie provenant du convertisseur photo-électrique. Le nombre de câbles courant chacun entre un capteur et son unité de traitement de signal correspondante sur une base capteur par capteur est réduit et une immunité améliorée vis-à-vis du bruit en résulte.
L'appareil d'instrumentation de processus, selon un autre aspect, peut comprendre un coupleur en T formant une dérivation pour la fibre optique et une pluralité de capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation. Les capteurs sont connectés en parallèle, et les sorties provenant de la pluralité de capteurs du type modulation optique sont superposées. Par conséquent, un système de mesure à multiples fréquences et à multiples points peut être réalisé.
L'appareil d'instrumentation de processus est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation et ces capteurs sont connectés en série. Dans cet agencement, le coupleur en T peut être éliminé et la longueur des fibres optiques est raccourcie.
Selon l'appareil d'instrumentation de processus des autres structures décrites ci-avant, sont prévues les fonctions et effets qui suivent.
Selon un aspect, le capteur sert à convertir les valeurs de paramètre de processus en signaux de fréquence présentant des plages naturelles, lesquels sont ensuite émis en sortie en tant que signaux optiques, et les signaux optiques sont transmis par l'intermédiaire de la fibre optique au circuit de conversion photo-électrique pour les convertir en signaux électriques. Dans le circuit de conversion de données, les signaux électriques sont traités en réponse aux données de correction de conversion pour convertir les valeurs de paramètre de processus à partir des fréquences des signaux électriques, d'où ainsi l'obtention des valeurs de paramètre de processus.
Selon un autre aspect, une pluralité de capteurs sont agencés et les signaux optiques provenant de ces capteurs sont multiplexés et transmis au circuit de conversion photo-électrique par l'intermédiaire de la fibre optique. Les signaux électriques multiplexés provenant du circuit de conversion photo-électrique sont séparés conformément à la différence des fréquences par l'intermédiaire du circuit de séparation de fréquence. Les signaux électriques ainsi obtenus sont ensuite traités de la manière telle que mentionnée ci-avant pour ainsi obtenir les valeurs de paramètre de processus.
Selon un autre aspect, la lumière provenant de la source de lumière externe est transmise au capteur par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière et dans le capteur, la lumière est modulée en intensité conformément aux valeurs de paramètre de processus puis est transmise au circuit de conversion photo-électrique par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière. Les signaux électriques ainsi obtenus sont ensuite traités de la manière telle que mentionnée ci-avant pour ainsi obtenir les valeurs de paramètre de processus.
Selon encore un autre aspect, une pluralité de capteurs sont agencés, et les signaux optiques provenant de ces capteurs sont multiplexés et transmis au circuit de conversion photo-électrique par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière. Les signaux électriques multiplexés provenant du circuit de conversion photo-électrique sont séparés conformément à la différence des fréquences par l'intermédiaire du circuit de séparation de fréquence. Les signaux électriques ainsi séparés sont traités dans le circuit de conversion de données en réponse aux données de correction de conversion pour ainsi obtenir les valeurs de paramètre de processus.
Selon l'aspect mentionné ci-avant, la pluralité de capteurs peuvent être agencés en parallèle les uns aux autres et en dérivation par rapport aux fibres optiques d'application de lumière et de réception de lumière.
Selon un agencement, les capteurs sont agencés en parallèle les uns aux autres au niveau de leurs deux extrémités par l'intermédiaire du coupleur à guide d'ondes optique prévu pour les fibres optiques d'application de lumière et de réception de lumière. Cet agencement convient pour l'agencement centralisé des capteurs.
Dans un agencement du capteur du type modulation optique à réflexion, la lumière provenant de la source externe est entrée dans le capteur par l'intermédiaire de la fibre optique et est modulée en intensité conformément aux valeurs de paramètre de processus Le signal optique ainsi modulé est réfléchi dans le capteur et il est transmis à nouveau par l'intermédiaire de la fibre optique. La lumière réfléchie est guidée jusqu'au circuit de conversion photo-électrique sans retourner à la source de lumière par l'intermédiaire du circuit de dérivation optique.
Ensuite, les signaux électriques ainsi obtenus sont alors traités de la manière telle que mentionnée ci-avant pour ainsi obtenir les valeurs de paramètre de processus. Selon cet agencement, seule une unique fibre optique est nécessaire pour l'application de lumière et la réception de lumière, ce qui est avantageux.
Le capteur du type réflexion est connecté à la fibre optique par l'intermédiaire du coupleur à guide d'ondes optique, et le signal provenant de chaque capteur est transmis au circuit de conversion de données par l'intermédiaire du coupleur à guide d'ondes optique.
Les valeurs de paramètre de processus détectées par le capteur sont émises en sortie par l'intermédiaire du circuit de sortie connecté au circuit de conversion de données.
La nature et les caractéristiques supplémentaires de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière des descriptions qui suivent qui sont menées par report aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Parmi les dessins annexés:
la figure 1 est un schéma fonctionnel qui représente un premier mode de réalisation du capteur du type modulation optique de la présente invention
la figure 2 représente une variation d'intensité de la lumière incidente en fonction du temps arrivant sur le capteur du type modulation optique du premier mode de réalisation;;
la figure 3 représente la variation d'intensité de la lumière de sortie en fonction du temps provenant du capteur du type modulation optique
la figure 4 est un schéma fonctionnel qui représente un seconde mode de réalisation du capteur du type modulation optique de la présente invention
la figure 5 est un schéma fonctionnel qui représente un premier mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 6 est un schéma fonctionnel qui représente un second mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 7 est un schéma fonctionnel qui représente un troisième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 8 est un schéma fonctionnel qui représente une structure d'un appareil d'instrumentation de processus de la figure 7;;
la figure 9 est un schéma fonctionnel qui représente un quatrième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 10 est un schéma fonctionnel qui représente un cinquième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 1 1 est un schéma fonctionnel qui représente un sixième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 12 est un schéma fonctionnel qui représente un septième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention
la figure 13 est un schéma fonctionnel qui représente un huitième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention; et
la figure 14 est un schéma fonctionnel qui représente un neuvième mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PARTICULIERS
Par report maintenant aux dessins, les modes de réalisation particuliers de la présente invention sont décrits ci-après.
La figure 1 est le schéma fonctionnel qui représente le premier mode de réalisation du capteur du type modulation optique selon la présente invention. Comme représenté sur la figure 1, un capteur du type modulation optique 1 comprend un oscillateur piézo-électrique 2 qui est typiquement constitué par un cristal de quartz ou de niobate de lithium (LiNbO3). Sa fréquence d'oscillation naturelle est connue comme variant en fonction de la température et de la pression et par conséquent, la température ou la pression est mesurée en mesurant sa fréquence d'oscillation naturelle. L'oscillateur piézo-électrique 2 assure une précision élevée et une répétabilité excellente également.Le cristal de quartz est un élément photo-élastique et il permet de moduler en phase ou en intensité la lumière transmise au travers, sur la base de l'effet photo-élastique selon lequel l'indice de réfraction du cristal varie en fonction de la contrainte mécanique provoquée par une pression. Le niobate de lithium présente, en plus de l'effet photo-élastique, I'effet de
Pockels selon lequel l'indice de réfraction varie en fonction d'un champ électrique appliqué, et ce matériau permet également une modulation en phase ou en intensité de la lumière transmise au travers.
La surface de l'oscillateur piézo-électrique 2 est polie en miroir puis une électrode transparente est déposée sur la surface polie de l'oscillateur piézo-électrique 2 de telle sorte que la lumière passe au travers. Un circuit d'oscillateur 4 alimenté par un accumulateur 3 est monté sur l'oscillateur piézo-électrique 2.
Sur le côté d'entrée de lumière de l'oscillateur piézo-électrique 2 sont disposés une lentille de condenseur d'entrée 6 pour collecter la lumière afin de la modifier en une lumière parallèle, un polariseur 7 pour polariser linéairement la lumière parallèle provenant de la lentille 6 et une lame quart d'onde 8 permettant de polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur 7, selon l'ordre décrit en direction de l'oscillateur piézo-électrique 2. Sur le côté de sortie de lumière de l'oscillateur piézo-électrique 2 sont disposés un analyseur 9 permettant de polariser linéairement la lumière provenant de l'oscillateur piézo-électrique 2 et une lentille de condenseur de sortie 10 permettant de converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur 9, selon l'ordre décrit depuis l'oscillateur piézo-électrique 2.La lumière convergée par la lentille 10 est conduite jusqu'à une unité de traitement de signal non représentée via une fibre optique 5b.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation est comme suit.
La lumière délivrée par l'intermédiaire d'une fibre optique 5a est modifiée selon une lumière parallèle par la lentille 6, est polarisée linéairement par le polariseur 7 et est polarisée circulairement par la lame quart d'onde 8 avant d'entrer dans l'oscillateur piézo-électrique 2. Lorsqu'il se voit appliquer une tension, I'oscillateur piézo-électrique 2 oscille et émet en sortie la lumière polarisée elliptiquement du fait de la contrainte mécanique et du champ électrique. L'analyseur 9 capte la lumière polarisée elliptiquement en tant que lumière polarisée linéairement et par conséquent, une modulation d'intensité optique en réponse à la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique 2 est réalisée. La lumière résultante est convergée par la lentille 10 puis est transmise à l'unité de traitement de signal via la fibre optique 5b.
La figure 2 représente la variation d'intensité de la lumière incidente en fonction du temps arrivant sur le capteur du type modulation optique 1. La figure 3 représente la variation d'intensité de la lumière de sortie en fonction du temps provenant du capteur du type modulation optique 1. Comme représenté sur les figures 2 et 3, lorsqu'il se voit appliquer la lumière d'entrée d'une intensité constante, I'oscillateur piézo-électrique 2 produit la lumière de sortie qui est modulée en intensité par la fréquence d'oscillation f. La variation de la valeur de paramètre à mesurer, à savoir la variation de température ou de pression, modifie la fréquence d'oscillation f en conséquence. L'unité de traitement de signal détecte la fréquence d'oscillation f à partir de la lumière de sortie et la convertit en une valeur de température ou de pression.Le capteur du type modulation optique 1 est muni d'un mécanisme qui transmet la variation de la valeur de paramètre à mesurer telle que la température ou la pression à l'oscillateur piézo-électrique 2 d'une manière efficiente qui convient pour que la valeur de paramètre soit mesurée.
Selon ce mode de réalisation, le capteur du type modulation optique 1 permet à la lumière transmise au travers des fibres optiques d'être directement modulée en intensité.
Dans le mode de réalisation mentionné ci-avant, lorsqu'une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques 2 présentant différentes fréquences d'oscillation couvrant la totalité d'une plage de fonctionnement sont montés entre la lame quart d'onde 8 et l'analyseur 9, différentes valeurs de paramètre de processus telles que la température et la pression sont simultanément mesurées. En outre, dans cet agencement, des différences de fréquence entre la pluralité d'oscillateurs piézoélectriques 2 peuvent être utilisées en tant que moyen de correction de la linéarité. Dans ce cas, lorsque la lumière est modulée par les oscillateurs piézo-électriques 2 présentant différentes fréquences d'oscillation, une pluralité de composantes de fréquence sont transmises d'une manière superposée. Ces composantes de fréquence peuvent être séparées dans l'unité de traitement de signal et ainsi, un capteur composite multi-fréquence peut être réalisé.
La figure 4 est un schéma fonctionnel qui représente le second mode de réalisation du capteur du type modulation optique de la présente invention. Sur la figure 4, les composants qui sont équivalents à ceux décrits par report au premier mode de réalisation de la figure 1 sont repérés au moyen des mêmes index de référence. Comme représenté sur la figure 4,
I'oscillateur piézo-électrique 2 dans le capteur du type modulation optique la selon ce mode de réalisation est poli en miroir. Une électrode transparente est déposée sur une surface de l'oscillateur piézo-électrique 2 afin de former une surface laissant passer la lumière et de l'argent est déposé sur l'autre surface de l'oscillateur piézo-électrique 2 afin de former une surface réfléchissante. Un miroir semi-réfléchissant 1 1 est disposé entre l'oscillateur piézo-électrique 2 et la lame quart d'onde 8.
Dans l'agencement mentionné ci-avant, la lumière qui a traversé la lentille 6, le polariseur 7, la lame quart d'onde 8 et le miroir semi-réfléchissant 1 1 est réfléchie par l'oscillateur piézo-électrique 2. La lumière réfléchie est réfléchie par le miroir semi-réfléchissant 1 1 selon des angles droits par rapport à la lumière incidente puis est dirigée sur l'analyseur 9.
Selon ce mode de réalisation, I'électrode transparente est déposée sur la surface considérée de l'oscillateur piézoélectrique 2 afin de former la surface laissant passer la lumière et de l'argent est déposé sur l'autre surface de l'oscillateur piézo-électrique 2. La lumière incidente est admise au travers de la surface laissant passer la lumière et est réfléchie depuis la surface réfléchissante sur le côté opposé. Par conséquent, la lumière est émise en sortie après qu'elle a traversé dans les deux sens une seule fois l'oscillateur piézo-électrique 2. En tant que résultat, la lumière se déplace au travers de l'oscillateur piézo-électrique 2 de deux fois la distance dont la lumière le traverse simplement et par conséquent, I'effet de la modulation d'intensité est doublé. Cet agencement facilite la détection de composantes de fréquence lors d'un traitement de signal.
Selon ce mode de réalisation, I'angle de réflexion peut être établi de manière à être différent de l'angle d'incidence en faisant en sorte que l'angle d'incidence soit à l'oblique par rapport à la surface réfléchissante. En outre, selon ce mode de réalisation, une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant différentes fréquences d'oscillation, les deux surfaces de chaque oscillateur étant transparentes, sont disposés entre l'oscillateur piézo-électrique 2 et le miroir semi-réfléchissant 11, c'est-à-dire sur le côté d'entrée de lumière de l'oscillateur piézo-électrique 2. Cet agencement permet d'obtenir un capteur composite qui permet de détecter une pluralité de valeurs de paramètre de processus.La totalité de la lumière transmise est autorisée à se déplacer dans l'oscillateur piézo-électrique 2 dans les deux sens une seule fois, et l'effet de la modulation d'intensité est doublé.
En outre, il est possible, en tant que moyen d'application de lumière, de projeter la lumière réfléchie à nouveau sur la fibre optique 5a qui est utilisée pour l'application de lumière sans utiliser le miroir semi-réfléchissant 11.
Dans les premier et second modes de réalisation, en tant que source de lumière, une source de lumière laser qui émet directement une lumière laser polarisée linéairement peut être utilisée et une fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient le plan de polarisation peut être utilisée pour guider la lumière laser directement sur l'oscillateur piézo-électrique 2. Par conséquent, le polariseur 7 peut être éliminé.
En outre, dans les premier et second modes de réalisation, une partie de la lumière d'entrée provenant de la fibre optique 5a peut être dirigée sur un élément de conversion photo-électrique tel qu'une cellule solaire et l'élément de conversion photoélectrique peut appliquer de l'énergie sur le circuit d'oscillateur 4. L'accumulateur 3 peut donc être omis. La consommation d'énergie est abaissée en construisant le circuit d'oscillateur 4 à partir d'un dispositif métal-oxyde-semiconducteur complémentaires (CMOS).
Comme décrit ci-avant, le capteur du type modulation optique du premier mode de réalisation comprend une lentille de condenseur d'entrée pour collecter la lumière provenant d'une source de lumière, un polariseur pour polariser linéairement la lumière provenant de la lentille de condenseur d'entrée, une lame de longueur d'onde pour polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur, un oscillateur piézo-électrique laissant passer la lumière qui comporte un circuit d'oscillateur et sur lequel la lumière polarisée circulairement est introduite depuis la lame de longueur d'onde, un analyseur pour polariser linéairement la lumière de l'oscillateur piézo-électrique et une lentille de condenseur de sortie pour converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur.Par conséquent, la lumière transmise au travers des fibres optiques est directement modulée en intensité.
Le capteur du type modulation optique comprend une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant différentes fréquences d'oscillation agencés entre la lame de longueur d'onde et l'analyseur. Par conséquent, différentes valeurs de paramètre de processus telles que la température et la pression sont concurremment mesurées.
Selon le capteur du type modulation optique du second mode de réalisation, I'oscillateur piézo-électrique laissant passer la lumière comportant un circuit d'oscillateur est muni d'une surface laissant passer la lumière sur un côté et d'une surface réfléchissante sur son autre côté. Par conséquent, une lumière incidente est admise au travers de la surface laissant passer la lumière, est réfléchie sur la surface réfléchissante située sur l'autre côté et est acheminée au travers de la surface laissant passer la lumière. En tant que résultat, la lumière se déplace au travers de l'oscillateur piézo-électrique de deux fois la distance dont la lumière passe simplement au travers. Par conséquent, la lumière est modulée en intensité deux fois, et une mesure d'une composante de fréquence lors d'un traitement de signal est davantage aisée.Selon le capteur du type modulation optique de ce mode de réalisation, une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques laissant passer la lumière présentant différentes fréquences d'oscillation sont agencés sur le côté d'entrée de lumière de l'oscillateur piézo-électrique. Cet agencement conduit à un capteur composite permettant de mesurer une pluralité de valeurs de paramètre de processus.
Selon le capteur du type modulation optique présentant les caractères décrits ci-avant, la source de lumière est une source de lumière laser permettant d'émettre une lumière laser polarisée linéairement, et la fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient le plan de polarisation transmet la lumière laser à l'oscillateur piézo-électrique. Dans cet agencement, la lumière polarisée linéairement qui serait sinon produite par le polariseur est directement guidée depuis la source de lumière laser et par conséquent, on peut se dispenser du polariseur.
La figure 5 est un schéma fonctionnel qui représente un premier mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon un autre aspect de la présente invention. Le capteur du type modulation optique 1 est conçu comme représenté sur la figure 1 et il utilise un oscillateur à cristal de quartz pour la mesure de la température ou de la pression. Une diode émettrice de lumière 20 est utilisée en tant que source de lumière qui produit une lumière d'une intensité constante. La diode émettrice de lumière 20 est connectée à une pluralité de coupleurs en T 21 tels qu'un coupleur de fibre optique qui sont connectés en série. Une pluralité de capteurs du type modulation optique 1 sont connectés selon une connexion parallèle (réseau en échelle) d'une manière qui est telle qu'une extrémité de chaque capteur 1 est connectée par l'intermédiaire d'une fibre optique multi-mode 22 au coupleur en T correspondant 21.
L'autre extrémité de chacun de la pluralité de capteurs 1 est connectée par l'intermédiaire d'une fibre optique multi-mode 22 à son coupleur de fibre optique respectif 21. Par conséquent, les lumières provenant de la pluralité de capteurs 1 sont superposées au niveau de chacun des coupleurs en T 21. La fibre optique multi-mode 22 est jointe au niveau d'un autre coupleur 21, au niveau d'une jonction où se rencontrent une fibre optique provenant d'une diode émettrice de lumière 23 et l'autre fibre optique provenant d'un élément de conversion photo-électrique 24, en tant que convertisseur photo-électrique. L'élément de conversion photo-électrique 24 convertit selon un signal électrique la lumière transmise qui est modulée en intensité à l'aide de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézoélectrique des capteurs 1.La diode émettrice de lumière 23 est connectée à un convertisseur courant-fréquence 25 et à un capteur de processus du type de l'art antérieur 26. L'élément de conversion photo-électrique 24 est connecté à une unité de traitement de signal 27.
Le fonctionnement de ce mode de réalisation est décrit ci-après.
La lumière produite par la diode émettrice de lumière 20 est dérivée sur les coupleurs en T 21 et elle atteint les capteurs 1 par l'intermédiaire de leurs fibres optiques multi-modes respectives 22. Les capteurs utilisent les cristaux de quartz respectifs présentant différentes fréquences d'oscillation sans que des plages de fréquences ne se chevauchent aucunement les unes les autres. Chacun des capteurs 1 réalise une modulation d'intensité dans la plage de fréquences qui convient pour chaque valeur de paramètre ou variable de processus telle que la température ou la pression. La lumière incidente d'une intensité constante est modifiée selon un courant pulsé en réponse à la fréquence d'oscillation du cristal de quartz.
Les lumières de sortie provenant de la pluralité de capteurs 1 sont superposées par l'intermédiaire des coupleurs en
T 21 puis sont guidées jusqu'à l'élément de conversion photoélectrique 24 via la fibre optique multi-mode 22. Cette fibre optique multi-mode de transmission de lumière de sortie 22 reçoit également la sortie de la diode émettrice de lumière 23 qui est commandée par le signal de fréquence de sortie du convertisseur courant-fréquence 25, ie convertisseur courantfréquence 25 convertissant la sortie de courant du capteur de processus 26 selon le signal de fréquence.
Le signal de sortie de l'élément de conversion photoélectrique 24 est séparé et démodulé sur une base fréquence par fréquence par l'unité de traitement de signal 27. Par report à la relation prédéterminée qui lie la fréquence et la valeur de paramètre de processus, la température ou la pression est calculée. Puisque le circuit d'oscillateur 4 du capteur 1 est alimenté par l'accumulateur 3, aucun câble d'alimentation n'est requis et le capteur est complètement isolé électriquement d'un quelconque système externe.
Selon ce mode de réalisation, le câble qui court entre le capteur et son unité de traitement de signal dans l'art antérieur est remplacé par deux fibres optiques, I'une jouant le rôle de moyen d'entrée et l'autre jouant le rôle de moyen de sortie, et par conséquent, le nombre de câbles est réduit et l'immunité vis-à-vis du bruit est améliorée. Puisque les sorties de la pluralité de capteurs du type modulation optique 1 sont superposées, un système de mesure à multiples fréquences et multiples points peut être réalisé.
La figure 6 est un schéma fonctionnel qui représente un second mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon la présente invention. Sur la figure 6, les composants qui sont équivalents à ceux décrits par report au premier mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus sont désignés au moyen des mêmes index de référence.
L'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est constitué par quatre capteurs du type modulation optique 1 présentant différentes fréquences d'oscillation qui sont connectés selon une connexion série via des fibres optiques multi-modes d'entrée et de sortie situées entre, comme représenté sur la figure 6, sans utiliser les coupleurs en T.
L'élément de conversion photo-électrique 24 en tant que convertisseur photo-électrique est connecté au capteur de dernier étage 1 par l'intermédiaire d'une fibre optique multi-mode 22. L'unité de traitement de signal 27 est connectée à l'élément de conversion photo-électrique 24.
Bien que la lumière de sortie provenant du capteur 1 soit polarisée linéairement, son plan de polarisation est rendu aléatoire au cours de la transmission au travers d'une fibre optique multi-mode 22 puis au cours de l'introduction sur un capteur d'étage suivant 1. Puisque, selon ce mode de réalisation, une pluralité de capteurs 1 sont connectés en série par l'intermédiaire des fibres optiques multi-modes 22, aucun coupleur en T n'est requis. Une longueur globale plus courte des fibres optiques multi-modes 22 peut être obtenue par comparaison avec le premier mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus. Le reste de la construction de ce mode de réalisation et ses avantages restent inchangés par rapport à ceux du premier mode de réalisation et l'explication afférente n'est pas répétée ici.
Selon ce mode de réalisation, le capteur 1 peut inclure une source de lumière laser qui émet une lumière laser polarisée linéairement et une fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient le plan de polarisation peut être utilisée. Dans cet agencement, la fibre de maintien de polarisation transmet la lumière déjà polarisée linéairement en tant que lumière d'entrée sur le capteur d'étage suivant 1 et par conséquent, tous les analyseurs peuvent être ôtés de tous les capteurs 1.
Selon les premier et second modes de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus, la sortie de courant provenant d'un capteur de processus existant s'inscrivant dans la plage de 4 à 20 mA peut être convertie en un signal de fréquence qui est utilisé pour commander une diode émettrice de lumière.
La lumière de sortie de la diode émettrice de lumière peut être superposée sur une fibre optique de transmission. Selon une variante, un élément de modulation optique tel qu'un élément de
Pockels peut être utilisé pour réaliser une modulation d'intensité sur une lumière transmise au travers d'une fibre optique. Par conséquent, la présente invention n'est pas limitée au capteur utilisant l'oscillateur piézo-électrique. La présente invention peut être combinée avec les capteurs de processus existants afin de construire un système d'instrumentation de processus incluant une certaine diversité de capteurs à différentes fins.
Selon l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention, selon un aspect, la lumière provenant de la source de lumière est transmise au travers de la fibre optique sur le capteur du type modulation optique des structures décrites ci-avant. Le convertisseur photo-électrique convertit en un signal électrique la lumière de transmission qui est modulée en intensité avec la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique du capteur, et l'unité de traitement de signal acquiert une valeur de paramètre de processus telle qu'une température ou qu'une pression sur la base de la fréquence du signal de sortie provenant du convertisseur photo-électrique. Le nombre de câbles dont chacun court entre un capteur et son unité de traitement de signal respective sur une base capteur par capteur est réduit et une immunité améliorée vis-à-vis du bruit en résulte.Une fiabilité élevée peut donc être assurée.
L'appareil d'instrumentation de processus comprend un coupleur de fibre optique pour créer une dérivation sur la fibre optique, et une pluralité de capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation. Les capteurs sont connectés en parallèle et les sorties provenant de la pluralité de capteurs du type modulation optique sont superposées. Par conséquent, un système de mesure à multiples fréquence et à multiples points peut être réalisé.
L'appareil d'instrumentation de processus comprend une pluralité de capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation, et ces capteurs sont connectés en série. Dans cet agencement, le coupleur en T est omis et la longueur de la fibre optique est raccourcie.
L'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention est en outre représenté par les modes de réalisation qui suivent qui seront décrits ci-après par report aux figures 7 à 14. En outre, il est à noter que, dans les modes de réalisation qui suivent, des capteurs du type modulation optique, chacun présentant un caractère qui est sensiblement le même que celui des modes de réalisation précédents des figures 1 à 4, sont utilisés, un index de référence 31 étant substitué à l'index de référence 1.
Tout d'abord, un appareil d'instrumentation de processus d'un mode de réalisation supplémentaire (le troisième) utilisant le capteur du type modulation optique décrit ci-avant est décrit ci-après par report aux figures 7 et 8.
Selon ce mode de réalisation, des capteurs du type modulation optique 31 sont sensiblement du même caractère que celui du capteur 1 du mode de réalisation précédent et par conséquent, les détails afférents sont omis ici.
Par report aux figures 7 et 8, une lumière provenant d'une source de lumière 40 incorporée dans une unité de traitement de signal 32 qui est d'un type similaire à l'unité 2 du mode de réalisation précédent, est divisée par une fibre optique d'application de lumière 33a et par des coupleurs en T 34 tels que le coupleur directionnel optique et est appliquée sur des capteurs du type modulation optique 31 qui sont tout simplement appelés capteurs 31 ci-après.Le capteur 31 permet de moduler la lumière en intensité à laide d'une fréquence conforme à une valeur de paramètre de processus ou à une variable et de la multiplexer par l'intermédiaire du coupleur en T 34 et d'une fibre optique de réception de lumière 33b, et la lumière est ensuite délivrée à l'unité de traitement de signal 32 qui est connectée en fonctionnement à un ordinateur de processus ou calculateur 36 et à une unité d'affichage de données 37 par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur 5.
Dans l'appareil d'instrumentation de processus de la structure décrite ci-avant, la lumière appliquée par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière 33a est dérivée au travers des coupleurs en T 34 et est appliquée sur les capteurs 31 respectivement selon des valeurs de paramètre de lumière toutes égales. Pour cette raison, les coupleurs en T respectifs 34 présentent différents rapports de dérivation.
Les capteurs respectifs 31 sont établis de manière à réaliser préliminairement une conversion de fréquence avec différentes fréquences et de manière à permettre la conversion de la valeur de paramètre de processus en fréquence et par conséquent, même si des signaux de sortie mélangés sont transmis, ils peuvent être séparés électriquement ensuite en fonction de la différence des fréquences.
Des signaux de sortie optiques provenant des capteurs respectifs 31 sont combinés par les coupleurs en T 34 et sont appliqués sur l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière 33b.
Par conséquent, puisque les signaux de sortie provenant de la pluralité de capteurs 31 sont multiplexés et transférés à l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique 33b, les câbles de connexion peuvent donc voir leur nombre réduit, ce qui améliore la performance d'immunité vis-à-vis du bruit.
La figure 8 est un schéma fonctionnel qui représente un agencement interne de l'unité de traitement de signal 32 utilisée selon le mode de réalisation de la figure 7. La lumière délivrée dans l'unité de traitement de signal 32 est convertie électriquement en un signal électrique par l'intermédiaire d'un circuit de conversion photo-électrique 41 et le signal de sortie provenant du circuit de conversion photo-électrique 41 est ensuite séparé sur les capteurs respectifs 31 par l'intermédiaire d'un circuit de séparation de fréquence 42.Dans un circuit de conversion de données 44 connecté au circuit de séparation de fréquence 42, les valeurs de paramètre de processus sont calculées au moyen de ces fréquences en utilisant des données pour les capteurs respectifs préliminairement stockées dans un moyen de mémoire d'une table de facteurs de conversion 43 en vue d'amendements ou de corrections.
Lors de cette opération, les amendements concernant par exemple la non linéarité de la valeur de sortie et la variation de température sont réalisés. Par l'intermédiaire de la mémorisation totale des facteurs d'amendement de conversion des capteurs respectifs 31 dans l'unité de traitement de signal 32, les capteurs respectifs 31 sont libérés du calcul pour l'amendement et sont libérés de la fourniture d'un quelconque circuit électronique pour ce calcul, et par conséquent, les structures des capteurs sont rendues simples moyennant une fiabilité élevée.
Les valeurs de paramètre de processus calculées respectives sont émises en sortie sur le réseau d'ordinateur 35 en tant que valeurs vraies sur un circuit d'interface de sortie 45.
L'ordinateur de processus 36, L'unité d'affichage de données 37 et d'autres appareils d'instrumentation de processus sont connectés en fonctionnement au réseau d'ordinateur 35 de telle sorte que l'ordinateur de processus 36 et l'unité d'affichage de données 37 puissent obtenir des valeurs de paramètre de processus souhaitées à n'importe quel instant à partir d'un appareil d'instrumentation de processus optionnel. La connexion des appareils d'instrumentation de processus respectifs par l'intermédiaire du réseau rend possible de réduire le nombre de câbles de connexion et d'utiliser en commun les informations de processus dans une installation.
Selon ce mode de réalisation, comme mentionné ci-avant,
L'appareil d'instrumentation de processus amélioré du point de vue de la performance d'immunité vis-à-vis du bruit comprenant des câbles en un nombre réduit par comparaison avec la structure classique peut être réalisé par l'intermédiaire de la connexion des fibres optiques en utilisant les capteurs du type modulation optique.
En outre, selon le présent mode de réalisation, puisque les capteurs du type modulation optique sont utilisés en tant que capteurs 31, la source de lumière 40 doit nécessairement être incorporée dans l'unité de traitement de signal 32 mais dans le cas où le capteur 31 est lui-même pourvu d'une source de lumière, cette source de lumière 40 peut être éliminée et il s'ensuit que la fibre optique d'application de lumière 33a peut être également éliminée. Par conséquent, les valeurs de paramètre de processus peuvent être mesurées au moyen d'un agencement davantage simple.
En outre, plus particulièrement, selon le présent mode de réalisation, bien que les capteurs respectifs 31 soient agencés en parallèle les uns aux autres par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière 33a et de la fibre optique de réception de lumière 33b, les capteurs 31 peuvent être agencés en série. L'agencement d'un capteur de signal 31 peut également être adapté et dans ce cas, les fibres optiques d'application de lumière et de réception de lumière 33a et 33b sont connectées à l'unique capteur 31.
Toujours encore, selon le présent mode de réalisation, comme décrit ci-avant par report à la figure 8, L'unité de traitement de signal 32 est munie de la source de lumière 40, du circuit de conversion photo-électrique 41, du circuit de séparation de fréquence 42, de la table de facteurs d'amendement de conversion 43, du circuit de conversion de données 44 et du circuit d'interface de sortie 45. Dans cet agencement, la source de lumière 40 peut être disposée à l'intérieur ou à l'extérieur de l'unité de traitement de signal 32 et la maintenance ainsi que la manoeuvrabilité de l'unité 32 peuvent être améliorées en agençant intégralement les autres circuits dans l'unité 32.
Un autre mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon la présente invention est décrit ci-après par report à la figure 9 sur laquelle des index de référence identiques sont annexés à des éléments ou circuits correspondant à ceux du mode de réalisation des figures 7 et 8, et leur explication est omise ici.
Par report à la figure 9, L'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique 31 comme mentionné dans le mode de réalisation précédent, lesquels servent à convertir les valeurs de paramètre de processus telles que la température et la pression en signaux de fréquence et à transmettre la lumière appliquée depuis un moyen externe moyennant une intensité modulée.
Les capteurs 31 sont centralisés du point de vue de l'agencement sur une carte locale et des coupleurs en étoile 38 sont également agencés sur la même carte. La lumière appliquée depuis la source de lumière 40 incorporée dans l'unité de traitement de signal 32 est dérivée et appliquée sur les capteurs respectifs 31 par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière 33a et du coupleur en étoile 38. Les capteurs 31 servent à moduler la lumière en intensité avec les fréquences correspondant aux valeurs de processus, et la lumière modulée est multiplexée par l'intermédiaire du coupleur en étoile 38 et de la fibre optique de réception de lumière 33b puis est transmise à l'unité de traitement de signal 32.L'unité de traitement de signal 32 peut être connectée, bien que ceci ne soit pas représenté, à un ordinateur de processus et à une unité d'affichage de données par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur tel que représenté sur la figure 7.
Le mode de réalisation de la structure décrite ci-avant permet d'obtenir la fonction qui suit.
Chacun des coupleurs en étoile 38 est un élément optique permettant de dériver une fibre optique selon une pluralité de fibres optiques. La lumière transmise au travers de la fibre optique d'application de lumière 33a est dérivée en une seule fois selon un nombre nécessaire de lumières au travers des coupleurs en étoile 38, lesquelles lumières sont ensuite transmises sur les capteurs respectifs 31 moyennant des valeurs de paramètre de lumière égales. Dans le cas où les capteurs 31 sont centralisés du point de vue de l'agencement, même si la lumière est dérivée en une seule fois par le coupleur en étoile 38, il n'est pas nécessaire de faire en sorte que les fibres optiques soient longues pour la connexion aux capteurs respectifs 31.Les capteurs respectifs 31 servent à convertir les valeurs de paramètre de processus selon les fréquences différentes les unes des autres, et les signaux de sortie qui en proviennent sont combinés par l'intermédiaire du coupleur en étoile 38 puis sont transmis à l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière 33b.
Selon ce mode de réalisation, les câbles de connexion peuvent voir leur nombre réduit et la performance d'immunité vis-à-vis du bruit peut être améliorée et en outre, dans le cas où les capteurs 31 sont centralisés du point de vue de l'agencement sur la carte locale ou similaire, la structure peut être rendue davantage simple et le coût de fabrication peut être réduit en dérivant la lumière en une seule fois par l'intermédiaire du coupleur en étoile 38 par comparaison avec le cas où les capteurs sont connectés selon la forme d'une échelle en utilisant le coupleur en T 34 tel que le coupleur directionnel optique présentant des rapports de dérivation différents.
En outre, le coupleur en étoile 38 du présent mode de réalisation est un type particulier des coupleurs à guide d'ondes optiques qui peuvent être classifiés en coupleurs directionnels et en coupleurs en étoile. Le coupleur directionnel est utilisé dans le cas de la séparation et de l'envoi suivant deux directions de deux signaux optiques directionnels se propageant dans la fibre optique, de la combinaison et du transfert de deux signaux optiques sur une fibre optique ou de la dérivation d'un signal optique se propageant sur une fibre optique. Par ailleurs, le coupleur en étoile est utilisé dans le cas de la dérivation d'une énergie de signal optique sur N ports, de la combinaison de N énergies de signal optique sur un seul port ou de la dérivation de
N énergies de signal optique respectivement selon 1/N et de leur émission en sortie uniforme sur N ports.Par conséquent, on peut dire qu'un coupleur directionnel du type N = 2 présente sensiblement la même fonction que celle du coupleur en étoile.
La figure 10 représente encore un autre mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention, dans lequel des index de référence identiques sont annexés à des éléments ou unités correspondant à ceux du mode de réalisation précédent de la figure 7, et des détails afférents sont omis ici.
Par report à la figure 10, L'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique 31 comme mentionné dans le mode de réalisation précédent, qui servent à convertir les valeurs de paramètre de processus telle que la température et la pression selon des signaux de fréquence et qui émettent en sortie une lumière appliquée depuis un moyen externe moyennant une intensité modulée.
La lumière appliquée depuis la source de lumière 40 incorporée dans l'unité de traitement de signal 32 est dérivée et est appliquée uniformément sur les capteurs respectifs 31 par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière 33a et du coupleur en étoile 38. Les capteurs 31 convertissent les valeurs de paramètre de processus en fréquences différentes les unes des autres et les signaux optiques émis en sortie depuis sont transmis à nouveau à l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière 33b.
Dans l'unité de traitement de signal 32, ces signaux de sortie optiques sont convertis individuellement en signaux électriques ou sont combinés par l'intermédiaire du coupleur en T ou du coupleur en étoile puis sont convertis en signal électrique.
Dans un agencement selon lequel les capteurs 31 sont séparés du point de vue de l'agencement dans une installation, lorsqu'un système de connexion dans lequel les capteurs respectifs 31 sont connectés selon une forme d'échelle ou sont connectés par l'intermédiaire des coupleurs en étoile est adapté, on peut trouver le cas pour lequel la longueur de la fibre optique est rendue longue et dans ce cas, le système de connexion radiale tel que celui de ce mode de réalisation est le système le plus optimum du point de vue du coût mis en jeu.
Selon le présent mode de réalisation, le nombre de câbles de connexion peut être réduit et la performance d'immunité vis-à-vis du bruit peut être améliorée.
En outre, il est à noter qu'il n'est pas nécessaire de localiser individuellement toutes les fibres optiques et certaines fibres optiques peuvent être dérivées ou combinées au moyen du coupleur en T ou du coupleur en étoile en fonction des besoins en vue d'une réduction des coûts.
Encore un autre mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon la présente invention est décrit ci-après par report à la figure 11 sur laquelle des index de référence identiques sont annexés aux éléments ou circuits correspondant à ceux du mode de réalisation des figures 7 et 8, et leur explication est omise ici.
Par report à la figure 11, I'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique par réflexion 31 qui servent à convertir les valeurs de paramètre de processus telle que la température et la pression en signaux de fréquence et la lumière appliquée depuis un moyen externe par l'intermédiaire de la fibre optique 33 est modulée en intensité par les signaux de fréquence puis est transmise à nouveau au travers de la fibre optique 33.
La lumière appliquée depuis la source de lumière 40 incorporée dans l'unité de traitement de signal 32 est dérivée et appliquée sur les capteurs respectifs 31 par l'intermédiaire de la fibre optique 33 et du coupleur en T 34. Les capteurs 31 servent à moduler la lumière en intensité à l'aide des fréquences correspondant aux valeurs de paramètre de processus et la lumière modulée est multiplexée par l'intermédiaire du coupleur en T 34 et de la fibre optique 33 puis est transmise à nouveau à l'unité de traitement de signal 32. L'unité de traitement de signal 32 peut être connectée, bien que ceci ne soit pas représenté, à un ordinateur de processus et à une unité d'affichage de données par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur.
Le mode de réalisation de la structure décrite ci-avant permet d'atteindre la fonction qui suit.
La lumière transférée par l'intermédiaire de la fibre optique 33 est dérivée au moyen des coupleurs en T 34 sur les capteurs respectifs 31 moyennant des valeurs de paramètre de lumière égales. Pour cette raison, il est souhaitable d'utiliser les coupleurs en T 34 présentant des rapports de dérivation différents les uns des autres. Les capteurs respectifs 31 permettent de convertir les valeurs de paramètre de processus en fréquences différentes les unes des autres, et les signaux optiques sont émis en sortie depuis les capteurs respectifs 31 suivant des sens inverses à celui de la lumière provenant de la source de lumière puis ils sont combinés par les coupleurs en T 34 et ils sont transférés sur l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique 33.Dans l'unité de traitement de signal 32, les signaux optiques sont dérivés sur un circuit de dérivation optique 46 tel qu'un miroir semiréfléchissant puis sont transférés au circuit de conversion photo-électrique 41 pour réaliser la conversion photo-électrique.
Selon ce mode de réalisation, puisque les capteurs du type modulation optique sont utilisés, capteurs dans lesquels l'application de lumière et la réception de lumière sont mises en oeuvre au moyen d'une unique fibre optique par l'intermédiaire de contacts à multiples points, le câble de connexion voit sa longueur encore réduite par comparaison avec le mode de réalisation des figures 7 et 8 et par conséquent, L'appareil d'instrumentation de processus amélioré qui utilise un nombre moindre de câbles de connexion peut être réalisé.
Encore un autre mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon la présente invention est décrit ci-après par report à la figure 13 sur laquelle des index de référence identiques sont annexés aux éléments ou circuits correspondant à ceux du mode de réalisation des figures 7 et 8, et leur explication est omise ici.
Par report à la figure 13, L'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique 31 dans lesquels l'application de lumière et la réception de lumière sont mises en oeuvre par l'intermédiaire d'une unique fibre optique, comme mentionné en relation avec le mode de réalisation précédent de la figure 11, lesquels capteurs servent à convertir les valeurs de paramètre de processus telle que la température et la pression en signaux de fréquence au moyen desquels la lumière appliquée depuis la source externe est modulée en intensité puis est émise en sortie.
La lumière transférée depuis la source de lumière 40 incorporée dans l'unité de traitement de signal 32 est dérivée et appliquée sur les capteurs respectifs séparés du point de vue de l'agencement dans une installation par l'intermédiaire des fibres optiques respectives 33. Les capteurs 31 servent à moduler la lumière en intensité à l'aide des fréquences correspondant aux valeurs de paramètre de processus puis cette lumière est transmise à l'unité de traitement de signal 32. L'unité de traitement de signal 32 peut être connectée, bien que ceci ne soit pas représenté, à un ordinateur de processus et à une unité d'affichage de données par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur tel que représenté sur la figure 7.
Selon ce mode de réalisation présentant les caractères décrits ci-avant, la lumière provenant de l'unité de traitement de signal 32 est dérivée puis est appliquée sur les capteurs 31 respectivement par l'intermédiaire des fibres optiques 33 moyennant des valeurs de paramètre de lumière égales. Dans les capteurs respectifs 31, les valeurs de paramètre de processus sont converties en fréquences différentes les unes des autres et les signaux optiques provenant des capteurs 31 sont transmis à l'unité de traitement de signal 32 dans laquelle les signaux optiques sont dérivés par le circuit de dérivation optique 46 tel qu'un miroir semi-réfléchissant individuellement ou les signaux sont combinés en une seule fois par le coupleur en T ou par le coupleur en étoile puis le résultat est dérivé par le miroir semiréfléchissant, d'où la conversion des signaux optiques en signaux électriques.
Dans un agencement dans lequel les capteurs 31 sont séparés du point de vue de l'agencement dans une installation, lorsqu'un système de connexion dans lequel les capteurs respectifs 31 sont connectés selon une forme d'échelle ou sont connectés par l'intermédiaire des coupleurs en étoile est adapté, on peut observer un cas pour lequel la longueur de la fibre optique est rendue longue et dans ce cas, le système de connexion radiale tel que celui de ce mode de réalisation est le système le plus optimum du point de vue du coût mis en jeu.
Selon ce mode de réalisation, en plus du mérite de l'agencement séparé des capteurs 31 dans l'installation, les capteurs du type modulation optique dans lesquels l'application de lumière et la réception de lumière sont mises en oeuvre par l'intermédiaire d'une unique fibre optique par l'intermédiaire de contacts à multiples points sont utilisés de telle sorte que l'appareil d'instrumentation de processus qui utilise un nombre moindre de câbles de connexion peut être réalisé par comparaison avec le mode de réalisation de la figure 10.
En outre, il est à noter qu'il n'est pas nécessaire de localiser individuellement toutes les fibres optiques et que certaines fibres optiques peuvent être dérivées ou combinées en vue d'une connexion au moyen du coupleur en T ou du coupleur en étoile en fonction des besoins dans le but d'une réduction globale des coûts.
Encore un autre mode de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus de la présente invention est décrit ci-après par report à la figure 14 sur laquelle des index de référence identiques sont annexés aux éléments ou circuits correspondant à ceux du mode de réalisation des figures 7 et 8, et l'explication afférente est omise ici.
Par report à la figure 14, L'appareil d'instrumentation de processus de ce mode de réalisation est muni d'une pluralité de capteurs du type modulation optique 31 comme mentionné dans le mode de réalisation précédent, qui servent à convertir les valeurs de paramètre de processus telle que la température et la pression en signaux de fréquence et à transmettre la lumière appliquée depuis un moyen externe moyennant une intensité modulée par les fréquences.
Par report à ce mode de réalisation de la figure 14, une source de lumière 39 est agencée au voisinage des capteurs 31 et la lumière provenant de la source de lumière 39 est dérivée et appliquée sur les capteurs respectifs 31 par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière et de réception de lumière 33a, et de coupleurs en T 34 en fonction des nécessités.
Les capteurs 31 servent à moduler la lumière du point de vue de son intensité au moyen des fréquences correspondant aux valeurs de paramètre de processus, et la lumière modulée est ensuite multiplexée par l'intermédiaire des coupleurs en T 34 et de la fibre optique de réception de lumière 33b puis est transférée sur l'unité de traitement de signal 32. L'unité de traitement de signal 32 peut être connectée, bien que ceci ne soit pas représenté, à un ordinateur de processus et à une unité d'affichage de données par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur tel que représenté sur la figure 7.
Selon ce mode de réalisation présentant les caractères décrits ci-avant, la lumière provenant de la source de lumière 39 agencée au voisinage des capteurs 31 est transférée par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière 33a, est dérivée par l'intermédiaire des coupleurs en T 34 en fonction des nécessités puis est appliquée sur les capteurs respectifs 31 moyennant des valeurs de paramètre égales de lumière. Pour cette raison, les coupleurs en T 34 présentant des rapports de dérivation différents les uns des autres sont utilisés. Les signaux optiques provenant des capteurs respectifs 31 sont combinés par les coupleurs en T 34 puis sont transmis à l'unité de traitement de signal 32 par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière 33b.
Lorsque les capteurs du type modulation optique sont utilisés en tant que capteurs 31, une lumière continue peut être appliquée sur les capteurs 31 de telle sorte que seulement une source d'alimentation est connectée à la source de lumière 39.
Par conséquent, lorsque la source d'alimentation est assurée et que la source de lumière 39 est agencée à proximité des capteurs 31, la longueur de la fibre optique d'application de lumière 33a peut être rendue courte par comparaison avec le cas où la fibre optique d'application de lumière 33a en connexion avec l'unité de traitement de signal 32 est utilisée.
Selon l'agencement de ce mode de réalisation, puisque la source de lumière 39 est agencée à proximité des capteurs 31,
L'appareil d'instrumentation de processus comportant un nombre moindre de câbles de connexion peut être réalisé par comparaison avec le mode de réalisation des figures 7 et 8.
Selon les divers modes de réalisation de l'appareil d'instrumentation de processus selon la présente invention présentant les caractères décrits ci-avant, les effets avantageux qui suivent peuvent être obtenus.
Les valeurs de paramètre de processus telle que la température et la pression sont converties en signaux de fréquence présentant des plages naturelles et ces signaux sont transmis aux capteurs en tant que signaux optiques, et les valeurs de paramètre de processus mesurées dans les capteurs sont calculées par l'intermédiaire des données d'amendement de conversion. Ainsi, le capteur est libéré de ce calcul, ce qui rend le système de circuit électronique du capteur simple.
Dans l'agencement d'une pluralité de capteurs, les signaux de fréquence peuvent être multiplexés et transmis et en outre convertis en signaux électriques pour la séparation des signaux de sortie provenant des capteurs respectifs conformément à la différence des fréquences. Le nombre de câbles de connexion peut être davantage réduit et la performance d'immunité vis-à-vis du bruit peut être améliorée en plus de l'avantage mentionné ci-avant.
Dans l'agencement dans lequel les capteurs respectifs sont connectés par l'intermédiaire de la fibre optique d'application de lumière et de la fibre optique de réception de lumière au moyen du coupleur à guide d'ondes optique, les signaux optiques peuvent être efficacement multiplexés et connectés à l'unité de traitement de signal lorsque les capteurs sont centralisés du point de vue de l'agencement.
Dans l'agencement dans lequel les capteurs respectifs sont connectés par l'intermédiaire de la fibre optique pour réaliser l'application de lumière et la réception de lumière et où les coupleurs en T sont agencés pour dériver la fibre optique pour la connexion aux capteurs respectifs, des fibres optiques en un nombre moindre et des coupleurs en T en un nombre moindre sont utilisés pour le multiplexage des signaux de sortie optiques afin de mettre en oeuvre le traitement de signal.
Dans l'agencement dans lequel les capteurs respectifs sont connectés par l'intermédiaire de la fibre optique pour réaliser l'application de lumière et la réception de lumière et où le circuit de guide d'ondes optique est agencé pour dériver la fibre optique pour la connexion aux capteurs respectifs, des fibres optiques en un nombre moindre et des circuits de guide d'ondes optique en un nombre moindre sont utilisés pour le multiplexage des signaux de sortie optiques afin de mettre en oeuvre le traitement de signal. Ceci peut être efficacement appliqué à l'agencement centralisé des capteurs.
L'unité de traitement de signal est connectée à un système d'ordinateur hôte par l'intermédiaire d'un réseau d'ordinateur ou à l'unité d'affichage de données. Dans cet agencement, une pluralité d'unités de traitement de signal peuvent être connectées par l'intermédiaire d'un seul câble de connexion, ce qui réduit le nombre de câbles de connexion et les informations peuvent être utilisées en commun.

Claims (18)

REVENDICATIONS
1. Capteur du type modulation optique (1) caractérisé en ce qu'il comprend:
une lentille de condenseur d'entrée (6) pour collecter la lumière provenant d'une source de lumière (10)
un polariseur (7) pour polariser linéairement la lumière provenant de la lentille de condenseur d'entrée;
un oscillateur piézo-électrique (2) laissant passer la lumière qui est muni d'un circuit d'oscillateur et sur lequel la lumière polarisée linéairement est introduite depuis le polariseur
un analyseur (9) pour polariser linéairement la lumière provenant de l'oscillateur piézo-électrique; et
une lentille de condenseur de sortie pour faire converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur.
2. Capteur du type modulation optique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant différentes fréquences d'oscillation agencés entre le polariseur et l'analyseur.
3. Capteur du type modulation optique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lame de longueur d'onde (8) agencée entre le polariseur et les oscillateurs piézo-électriques pour polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur.
4. Capteur du type modulation optique (1) caractérisé en ce qu'il comprend:
une lentille de condenseur d'entrée (6) pour collecter la lumière provenant d'une source de lumière;
un polariseur (7) pour polariser linéairement la lumière provenant de la lentille de condenseur d'entrée;
un oscillateur piézo-électrique (2) laissant passer la lumière qui est muni d'un circuit d'oscillateur (4), ledit oscillateur piézo-électrique comportant une surface laissant passer la lumière sur l'un de ses côtés, et une surface réfléchissante sur son autre côté
un analyseur (9) pour polariser linéairement la lumière provenant de l'oscillateur piézo-électrique; et
une lentille de condenseur de sortie (10) pour faire converger la lumière polarisée linéairement provenant de l'analyseur.
5. Capteur du type modulation optique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité d'oscillateurs piézo-électriques présentant différentes fréquences d'oscillation agencés entre le polariseur et l'analyseur.
6. Capteur du type modulation optique selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une lame de longueur d'onde (8) agencée entre le polariseur et les oscillateurs piézo-électriques pour polariser circulairement la lumière polarisée linéairement provenant du polariseur.
7. Capteur du type modulation optique selon la revendication 1 ou 4, caractérisé en ce que ladite source de lumière est une source de lumière laser pour émettre une lumière laser polarisée linéairement sur l'oscillateur piézo-électrique par l'intermédiaire d'une fibre de maintien de plan de polarisation qui maintient un plan de polarisation.
8. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
un capteur du type modulation optique (1) de la structure définie dans la revendication 1 ou 4;
une fibre optique (22) pour transmettre la lumière provenant de la source de lumière sur le capteur du type modulation optique;
un convertisseur photo-électrique (24) connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir en un signal électrique la lumière transmise qui est modulée en intensité à l'aide de la fréquence d'oscillation de l'oscillateur piézo-électrique; et
une unité de traitement de signal (27) pour acquérir une valeur de paramètre de processus sur la base de la fréquence d'un signal de sortie provenant du convertisseur photo-électrique.
9. Appareil d'instrumentation de processus selon la revendication 8, caractérisé en outre en ce qu'il comprend une pluralité de coupleurs en T (21) prévus pour la fibre optique et dans lequel une pluralité des capteurs du type modulation optique (26) sont agencés en parallèle les uns aux autres et sont connectés en fonctionnement aux coupleurs en T de telle sorte que des sorties provenant des capteurs du type modulation optique soient superposées.
10. Appareil d'instrumentation de processus selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une pluralité des capteurs du type modulation optique présentant différentes fréquences d'oscillation sont connectés en série.
11. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
un capteur du type modulation optique (31) de la structure définie dans la revendication 1 ou 4;
une fibre optique (33) pour transmettre la lumière provenant de la source de lumière sur le capteur du type modulation optique
un convertisseur photo-électrique (41) connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir en un signal électrique le signal optique transmis ; et
un circuit de conversion de données (44) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en une valeur de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir une valeur de paramètre de processus à partir de la fréquence du signal électrique provenant du convertisseur.
12. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
une pluralité de capteurs du type modulation optique (31), chacun étant de la structure définie selon la revendication 1 ou 4.
une fibre optique (33) pour multiplexer et transmettre les signaux optiques de sortie provenant des capteurs respectifs;
un convertisseur photo-électrique (41) connecté en fonctionnement à des côtés de sortie du capteur du type modulation optique par l'intermédiaire de la fibre optique pour convertir les signaux optiques transmis en signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres
un circuit de séparation de fréquence (42) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour séparer des valeurs de paramètre de processus conformément à la différence des fréquences ; et
un circuit de conversion de données (44) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en valeurs de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir des valeurs de paramètre de processus à partir des fréquences.
13. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
une source de lumière (40) depuis laquelle une lumière est émise
une fibre optique d'application de lumière (33a) connectée à la source de lumière;
un capteur du type modulation optique (31) de la structure définie dans la revendication 1 ou 4;
une fibre optique de réception de lumière (33b) pour transmettre un signal optique provenant du capteur du type modulation optique
un convertisseur photo-électrique (41) connecté en fonctionnement à un côté de sortie du capteur du type modulation optique pour convertir le signal optique transmis par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière selon un signal électrique ; et
un moyen de circuit de conversion de données (44) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en une valeur de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir une valeur de paramètre de processus à partir d'une fréquence du signal électrique provenant du convertisseur.
14. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
une source de lumière (40) depuis laquelle une lumière est émise
une fibre optique d'application de lumière (33a) connectée à la source de lumière;
une pluralité de capteurs du type modulation optique (31) dont chacun présente la structure définie dans la revendication 1 ou 4; ;
une fibre optique de réception de lumière (33b) pour transmettre les signaux optiques provenant des capteurs respectifs
un convertisseur photo-électrique (41) connecté en fonctionnement aux côtés de sortie des capteurs du type modulation optique pour convertir les signaux optique transmis par l'intermédiaire de la fibre optique de réception de lumière selon des signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres
un circuit de séparation de fréquence (42) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour séparer des valeurs de paramètre de processus conformément à la différence des fréquences; et
un circuit de conversion de données (44) connecté en fonctionnement au convertisseur photo-électrique pour convertir un signal électrique émis en sortie depuis le convertisseur photo-électrique en valeurs de paramètre de processus en réponse à des données d'amendement de conversion pour convertir des valeurs de paramètre de processus à partir des fréquences.
15. Appareil d'instrumentation de processus selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits capteurs du type modulation optique sont connectés en parallèle les uns aux autres par l'intermédiaire de ladite fibre optique d'application de lumière et de ladite fibre optique de réception de lumière.
16. Appareil d'instrumentation de processus selon la revendication 14, caractérisé en ce que lesdits capteurs du type modulation optique sont agencés en parallèle les uns aux autres au niveau de leurs deux extrémités par l'intermédiaire desdites fibres optiques d'application de lumière sur lesquelles un coupleur à guide d'ondes optique est prévu.
1 7. Appareil d'instrumentation de processus caractérisé en ce qu'il comprend:
une source de lumière externe (40)
une fibre optique (33) pour transmettre une lumière provenant de la source de lumière;
une pluralité de capteurs du type modulation optique (31) à réflexion dans chacun desquels la lumière est entrée par l'intermédiaire de la fibre optique puis est modulée en intensité dans des plages prédéterminées conformément à des valeurs de paramètre de processus et des signaux optiques sont réfléchis et générés depuis les capteurs
un convertisseur photo-électrique (41) connecté en fonctionnement à des côtés de sortie des capteurs du type modulation optique à réflexion pour convertir les signaux optiques transmis en signaux électriques présentant des fréquences différentes les unes des autres ; et
un circuit de dérivation optique (46) prévu pour ladite fibre optique et conçu pour dériver les signaux optiques provenant des capteurs du type modulation optique à réflexion et pour les guider jusqu'au convertisseur photo-électrique.
18. Appareil d'instrumentation de processus selon la revendication 17, caractérisé en ce que lesdits capteurs du type modulation optique à réflexion sont agencés en parallèle les uns aux autres au niveau de leurs deux extrémités par l'intermédiaire desdites fibres optiques sur lesquelles un coupleur à guide d'ondes optique est prévu.
19. Appareil d'instrumentation de processus selon l'une quelconque des revendications 11 à 18, caractérisé en ce que les valeurs de paramètre de processus sont transmises par l'intermédiaire d'un circuit de sortie connecté au circuit de conversion de données.
FR9515538A 1994-12-27 1995-12-27 Capteur du type modulation optique et appareil d'instrumentation de processus utilisant celui-ci Expired - Fee Related FR2728678B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32599694A JP3577349B2 (ja) 1994-12-27 1994-12-27 光変調型センサおよびこのセンサを用いたプロセス計測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2728678A1 true FR2728678A1 (fr) 1996-06-28
FR2728678B1 FR2728678B1 (fr) 2001-11-09

Family

ID=18182941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9515538A Expired - Fee Related FR2728678B1 (fr) 1994-12-27 1995-12-27 Capteur du type modulation optique et appareil d'instrumentation de processus utilisant celui-ci

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5698847A (fr)
JP (1) JP3577349B2 (fr)
KR (1) KR0161789B1 (fr)
FR (1) FR2728678B1 (fr)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19726455A1 (de) * 1997-06-21 1999-01-07 Draegerwerk Ag Strahlungsquelle für die Laserspektroskopie
JP2003326486A (ja) 2001-06-20 2003-11-18 Amada Co Ltd ワーク位置決め装置
US7305153B2 (en) * 2005-06-21 2007-12-04 Litton Systems, Inc. Multi wavelength sensor array
CN1316227C (zh) * 2005-09-30 2007-05-16 大连理工大学 一种光纤光栅位移传感器
KR100705391B1 (ko) * 2006-03-14 2007-04-10 산일전기 주식회사 편광필름을 이용한 편광 투과형 빔센서
KR101946013B1 (ko) 2011-12-23 2019-02-11 삼성전자주식회사 전기에너지 발생 및 저장장치
US10107936B2 (en) * 2016-04-25 2018-10-23 Honeywell International Inc. Atomic interferometric accelerometer with enhanced vibrational stability
CN115065415B (zh) * 2022-04-24 2023-04-11 南昌航空大学 一种基于调制光信号得到微质量谱的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021199A2 (fr) * 1979-06-08 1981-01-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Système détecteur optique
FR2595820A1 (fr) * 1986-03-13 1987-09-18 Bertin & Cie Dispositif a fibres optiques pour la detection a distance d'une grandeur physique, en particulier de la temperature
DE3729382A1 (de) * 1987-09-03 1989-03-16 Philips Patentverwaltung Optische sensoranordnung
US5034679A (en) * 1989-12-14 1991-07-23 Sundstrand Corporation Polarization feedback control of polarization rotating sensor
FR2703541A1 (fr) * 1993-04-02 1994-10-07 Alcatel Cable Dispositif d'interrogation et d'analyse d'un réseau de capteurs interférométriques de mesure en lumière polarisée.

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1939514B2 (de) * 1969-07-31 1976-12-02 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Messeinrichtung fuer wechselstroeme in hochspannungsleitern
JPS61186861A (ja) * 1985-02-14 1986-08-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 光フアイバ応用センサ装置
JPS61198019A (ja) * 1985-02-27 1986-09-02 Omron Tateisi Electronics Co 導波型光センサ
JPH0670653B2 (ja) * 1989-03-31 1994-09-07 日本碍子株式会社 光温度・電気量測定装置
JP2986503B2 (ja) * 1990-03-09 1999-12-06 株式会社日立製作所 光方式直流電圧変成器
US5165045A (en) * 1991-10-10 1992-11-17 Eselun Steven A Method and apparatus for measuring displacement having parallel grating lines perpendicular to a displacement direction for diffracting a light beam

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021199A2 (fr) * 1979-06-08 1981-01-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Système détecteur optique
FR2595820A1 (fr) * 1986-03-13 1987-09-18 Bertin & Cie Dispositif a fibres optiques pour la detection a distance d'une grandeur physique, en particulier de la temperature
DE3729382A1 (de) * 1987-09-03 1989-03-16 Philips Patentverwaltung Optische sensoranordnung
US5034679A (en) * 1989-12-14 1991-07-23 Sundstrand Corporation Polarization feedback control of polarization rotating sensor
FR2703541A1 (fr) * 1993-04-02 1994-10-07 Alcatel Cable Dispositif d'interrogation et d'analyse d'un réseau de capteurs interférométriques de mesure en lumière polarisée.

Also Published As

Publication number Publication date
FR2728678B1 (fr) 2001-11-09
KR0161789B1 (ko) 1999-03-30
JPH08184787A (ja) 1996-07-16
JP3577349B2 (ja) 2004-10-13
US5698847A (en) 1997-12-16
KR960024300A (ko) 1996-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0603036B1 (fr) Dispositif de traitement optique de signaux électriques
CA1335418C (fr) Capteur interferometrique et son utilisation dans un dispositif interferometrique
FR2580072A1 (fr)
FR2542868A1 (fr) Capteur a cavites de fabry-perot
CA2247186A1 (fr) Dispositif de compensation de la dispersion de polarisation dans un systeme de transmission optique
FR2575838A1 (fr) Objectif a distance focale variable
FR2728678A1 (fr) Capteur du type modulation optique et appareil d'instrumentation de processus utilisant celui-ci
WO1990000721A1 (fr) Dispositif de lecture par coherence de capteur optique
EP0018873B1 (fr) Dispositif compact de couplage optique et gyromètre interferométrique à fibre optique comportant un tel dispositif
EP1820004A1 (fr) Refractometre a reseau de bragg en angle, utilisant la puissance optique diffractee vers le continuum de modes radiatifs
EP0428702B1 (fr) Appareil opto-electronique de mesure a distance d'une grandeur physique
FR2655430A1 (fr) Coupeur optique et systeme informatique a processeurs repartis.
EP0505235A1 (fr) Procédé d'intercorrélation large bande et dispositif mettant en oeuvre ce procédé
FR2848664A1 (fr) Detecteur de position, forme et reflectivite d'une surface
FR3084158A1 (fr) Methode et dispositif de caracterisation de filtres optiques
FR2815409A1 (fr) Dispositif et procede pour mesurer des caracteristiques optiques et support d'enregistrement
WO2021152244A1 (fr) Système de mesure d'une pluralité de paramètres physiques en un point de mesure par une fibre optique multimode
EP0499545B1 (fr) Récepteur de démultiplexage parallèle pour un réseau de capteurs optiques à codage de modulation spectrale
EP3200363B1 (fr) Système d'échantillonnage optique linéaire et de détection cohérente d'un signal optique
EP0525162B1 (fr) Recepteur de demultiplexage sequentiel pour un reseau de capteurs optiques a codage de modulation spectrale
FR2765964A1 (fr) Dispositif optique de mesure de distance avec une grande precision
FR2702051A1 (fr) Dispositif optique pour la mesure de l'intensité du courant électrique.
FR3104730A1 (fr) Dispositif de mesure de signaux delivres par un reseau de capteurs a base de cavites laser a fibre optique
EP3935760A2 (fr) Dispositif de détection cohérente simplifiée sans perte optique
FR2658291A1 (fr) Capteur de pression interferometrique.

Legal Events

Date Code Title Description
ST Notification of lapse

Effective date: 20110831