JP2010151601A - Optical sensor measuring apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical sensor measuring apparatus which can eliminate a high-speed data processor and can be downsized. <P>SOLUTION: The optical sensor measuring apparatus includes: an arithmetic circuit 41 for, on the basis of data in which reflection spectra obtained from a plurality of FBG sensors 31, 32, 3n, respectively, exceed a threshold, determining the center of each reflection spectrum; a threshold storage register array 43 for storing optimum thresholds for determining the center of the reflection spectra from the FBG sensors 31, 32, 3n, respectively; and a comparator circuit 44 for outputting an optimum threshold in accordance with each reflection spectrum to the arithmetic circuit 41 by comparing the data on the reflection spectra obtained from the FBG sensors 31, 32, 3n, respectively, with the optimum thresholds stored in the threshold storage register array 43. A threshold necessary for calculating the center of the reflection spectra reflected from the FBG sensors 31, 32, 3n, respectively, by the arithmetic circuit 41 is selected from the optimum thresholds stored in the threshold storage register array 43 in advance. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、加速度、変位、傾斜などの物理量の測定を行う光センサ計測装置に関する。   The present invention relates to an optical sensor measurement device that measures physical quantities such as acceleration, displacement, and inclination.

光ファイバは、主に通信用として広く利用されているが、計測分野においても広範囲にわたり研究が行われており、様々な光ファイバセンサが実用化されている。
その中でも、ＦＢＧセンサと略称される光ファイバーグレーティングセンサは、落雷・電磁ノイズに対して耐性に優れ、さらには、耐候性に優れるといった特長を有し、その上、波長多重伝送（ＷＤＭ)により複数の光センサが遠隔計測可能であり、かつ、歪計測精度が高くなる、という優れた特徴をも有する。
これらの特徴を活かして光ファイバセンサのひずみ・変位計測への応用が数多く検討、さらには実用化されている。 Optical fibers are widely used mainly for communication, but extensive research has been conducted in the measurement field, and various optical fiber sensors have been put into practical use.
Among them, the optical fiber grating sensor, which is abbreviated as FBG sensor, has features such as excellent resistance to lightning strikes and electromagnetic noise, and excellent weather resistance. In addition, a plurality of optical fiber grating sensors can be obtained by wavelength division multiplexing (WDM). The optical sensor can also be remotely measured and has an excellent feature that strain measurement accuracy is improved.
Utilizing these features, many applications of optical fiber sensors to strain and displacement measurement have been studied and put into practical use.

ＦＢＧセンサは光ファイバに加わる局所的な歪みを短時間に高精度測定できる歪センサであり、光ファイバのコア内の屈折率を周期的に変化させたグレーティング（回折格子）から構成される。
一般的に、ＦＢＧセンサのグレーティングは、数ｍｍ〜数十ｍｍであり、１ｍｍあたり約２０００個の回折格子が存在する。光ファイバを伝搬する広帯域のインコヒーレント光がグレーティングを通過すると、ほとんどの光は通過するが、ある特定の光は反射する、というブラッグ回折現象が発生する。
光ファイバのグレーティングに加わる応力により、グレーティングピッチが変化することで、反射光の波長が変化する。この応力は、温度、圧力、歪、変位、振動等の物理量によって与えられるものであるので、反射光の波長、波長の変化を高精度に測定することができれば、これらの物理量を高精度に測定することができる。 The FBG sensor is a strain sensor that can measure a local strain applied to an optical fiber with high accuracy in a short time, and includes a grating (diffraction grating) in which the refractive index in the core of the optical fiber is periodically changed.
In general, the grating of the FBG sensor is several mm to several tens of mm, and there are about 2000 diffraction gratings per 1 mm. When broadband incoherent light propagating through an optical fiber passes through a grating, a Bragg diffraction phenomenon occurs in which most of the light passes but certain light is reflected.
The wavelength of the reflected light is changed by changing the grating pitch due to the stress applied to the grating of the optical fiber. Since this stress is given by physical quantities such as temperature, pressure, strain, displacement, vibration, etc., if the reflected light wavelength and wavelength change can be measured with high accuracy, these physical quantities can be measured with high accuracy. can do.

光センサ計測装置の従来例として、所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を発振して複数のＦＢＧセンサに入射させる波長可変光源と、ＦＢＧセンサからの反射光を受光する受光部とを備えたＦＢＧセンサシステム（特許文献１）がある。
特許文献１や、その他の従来例の光センサ計測装置の概略構成が図４に示されている。
図４において、光センサ計測装置は、光源としての波長可変レーザ１０１を備え、この波長可変レーザ１０１はクロック１０２からの出力信号と同期して出力光の波長を掃引する。波長可変レーザ１０１から出射される波長変化光はサーキュレータ１０３を通過して複数のＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎに送られ、これらのＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎで反射した光はサーキュレータ１０３に戻り、光電変換回路１０５に送られる。この光電変換回路１０５で反射光が電気信号に変換された後、ＡＤコンバータ１０６及びフレームメモリ１０７を通過して波長演算回路１０８に送られる。この波長演算回路１０８では、クロック１０２からの信号を受けて各ＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎの反射波長値を演算する。 As a conventional example of an optical sensor measurement device, a variable wavelength light source that oscillates light that has been swept in a predetermined sweep period and includes light in a predetermined wavelength range and makes it incident on a plurality of FBG sensors, and reflected light from the FBG sensor There is an FBG sensor system (Patent Document 1) including a light receiving unit that receives light.
FIG. 4 shows a schematic configuration of the optical sensor measurement device of Patent Document 1 and other conventional examples.
In FIG. 4, the optical sensor measurement apparatus includes a wavelength tunable laser 101 as a light source, and the wavelength tunable laser 101 sweeps the wavelength of output light in synchronization with an output signal from a clock 102. The wavelength changing light emitted from the wavelength tunable laser 101 passes through the circulator 103 and is sent to the plurality of FBG sensors 1041, 1042,..., 104n, and the light reflected by these FBG sensors 1041, 1042,. The process returns to 103 and is sent to the photoelectric conversion circuit 105. After the reflected light is converted into an electric signal by the photoelectric conversion circuit 105, it passes through the AD converter 106 and the frame memory 107 and is sent to the wavelength calculation circuit 108. This wavelength calculation circuit 108 receives a signal from the clock 102 and calculates the reflected wavelength values of the FBG sensors 1041, 1042,.

図５（Ａ）（Ｂ）はクロック１０２の出力信号と波長可変レーザ１０１の出力信号との関係が示されている。図５（Ａ）（Ｂ）において、波長可変レーザ１０１の出力波長λはクロック１０２の出力信号Ｓと同期して連続変化している。
図４において、波長可変レーザ１０１から、一度、サーキュレータ１０３を通過してＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，１０４ｎに送られた波長可変光は、これらのＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎで反射した後、サーキュレータ１０３を再度通り、光電変換回路１０５によって電気信号に変換される。ＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎからの反射光は、その反射波長（λ１，λ２，…，λｎ）が波長変換レーザのλｓとλｅとの間の出力波長範囲となるように設定されている。
つまり、λｓ≦λ１，λ２，…，λｎ≦λｅである。なお、λ１はＦＢＧセンサ１０４１からの反射光の波長であり、λ２はＦＢＧセンサ１０４２からの反射光の波長であり、λｎはＦＢＧセンサ１０４ｎからの反射光の波長である。
光電変換回路１０５によって変換された信号は、図５（Ｃ）に示される通り、スペクトル波形の信号Ｖに変換される。
図５（Ｃ）において、Ｖ１は波長λ１に対する電圧であり、Ｖ２は波長λ２に対する電圧であり、Ｖｎは波長λｎに対する電圧である。
波長可変レーザ１０１の出力波長λは、時間Ｔの関数なので、各反射光に対応する電圧波形のピークが現れた時間を計測すれば、そのピークの波長を求めることができる。 FIGS. 5A and 5B show the relationship between the output signal of the clock 102 and the output signal of the wavelength tunable laser 101. 5A and 5B, the output wavelength λ of the wavelength tunable laser 101 continuously changes in synchronization with the output signal S of the clock 102.
In FIG. 4, after the wavelength variable laser 101 passes through the circulator 103 and is sent to the FBG sensors 1041, 1042, 104n, the wavelength variable light is reflected by these FBG sensors 1041, 1042,. It passes through the circulator 103 again and is converted into an electric signal by the photoelectric conversion circuit 105. The reflected light from the FBG sensors 1041, 1042,..., 104n is set so that the reflected wavelength (λ1, λ2,..., Λn) falls within the output wavelength range between λs and λe of the wavelength conversion laser. .
That is, λs ≦ λ1, λ2,..., Λn ≦ λe. Note that λ1 is the wavelength of reflected light from the FBG sensor 1041, λ2 is the wavelength of reflected light from the FBG sensor 1042, and λn is the wavelength of reflected light from the FBG sensor 104n.
The signal converted by the photoelectric conversion circuit 105 is converted into a spectrum waveform signal V as shown in FIG.
In FIG. 5C, V1 is a voltage for the wavelength λ1, V2 is a voltage for the wavelength λ2, and Vn is a voltage for the wavelength λn.
Since the output wavelength λ of the wavelength tunable laser 101 is a function of time T, the wavelength of the peak can be obtained by measuring the time when the peak of the voltage waveform corresponding to each reflected light appears.

図６には反射光に対するスペクトル波形の一例が示されている。図６において、Ｔ０〜Ｔ２７は、ＡＤコンバータ１０６でデータを取得した時間を示し、Ｐ０〜Ｐ２７は、その時間における電圧を示す。
図６に示される通り、反射光から得られるスペクトル波形Ｐは、左右非対称である。そして、スペクトル波形Ｐは、数１００ｐｍ〜数ｎｍの波長帯域幅をもっており、その中心を求めるには、適切な演算区間を設けた上で、セントロイド演算等の加重平均計算を行う必要がある。
例えば、図７に示されるスペクトル波形の中心を演算で求めるには、式１を用いる。図７において、Ｔ０〜Ｔ１２は、ＡＤコンバータ１０６でデータを取得した場合の時間を示し、Ｐ０〜Ｐ１２は、その時間における電圧（信号強度）を示す。この場合、時間Ｔ０〜Ｔ１２におけるスペクトル波形Ｐがピークを示す時間Ｔcenterを式２で求める。 FIG. 6 shows an example of a spectrum waveform for the reflected light. In FIG. 6, T0 to T27 indicate the time when the data is acquired by the AD converter 106, and P0 to P27 indicate the voltage at that time.
As shown in FIG. 6, the spectral waveform P obtained from the reflected light is asymmetrical. The spectrum waveform P has a wavelength bandwidth of several hundreds pm to several nm. In order to obtain the center, it is necessary to perform a weighted average calculation such as a centroid calculation after providing an appropriate calculation section.
For example, Equation 1 is used to calculate the center of the spectrum waveform shown in FIG. In FIG. 7, T0 to T12 indicate time when data is acquired by the AD converter 106, and P0 to P12 indicate voltage (signal strength) at that time. In this case, a time Tcenter at which the spectrum waveform P at the time T0 to T12 shows a peak is obtained by Equation 2.

実際のスペクトル波形は図６で示される通り、左右非対称であるとともに、最大のピーク値Ｐcenterの他に途中に微少なピーク値Ｐminを有するものとなる。この場合、加重平均計算をするための演算区間をＴ０〜Ｔ２７とするよりも、微少なピーク値Ｐminを外した領域、つまり、Ｔ８〜Ｔ２２で行った方がスペクトル波形の中心誤差が小さくなる。Ｔ０〜Ｔ８に現れている微少なピーク値Ｐminは、波長可変レーザ１０１のスペクトルの揺らぎ等、外的要因によるものであるからである。
従って、実際のスペクトル波形Ｐに対する加重平均は、式２で求められることになる。
このように、実際のスペクトル波形の中心波長を演算で求めるにあたり、所定の閾値を設け、この閾値以上の電圧となる領域で加重平均をとることで、適切な演算区間を設定する手法が広く用いられている。例えば、図６において、閾値をＴｈ０に設定すると、演算区間はＴ３〜Ｔ２４となり、閾値をＴｈ１に設定すると、演算区間はＴ８〜Ｔ２２となり、閾値をＴｈ２に設定すると、演算区間はＴ１０〜Ｔ１８となる。このように閾値を適切に設定することで、演算区間を決めることができる。 As shown in FIG. 6, the actual spectrum waveform is asymmetrical and has a minute peak value Pmin on the way in addition to the maximum peak value Pcenter. In this case, the center error of the spectrum waveform is smaller in the region where the minute peak value Pmin is removed, that is, in T8 to T22, than the calculation interval for performing the weighted average calculation is T0 to T27. This is because the minute peak value Pmin appearing at T0 to T8 is due to external factors such as the fluctuation of the spectrum of the wavelength tunable laser 101.
Therefore, the weighted average for the actual spectrum waveform P is obtained by Equation 2.
In this way, when calculating the center wavelength of the actual spectrum waveform by calculation, a method for setting an appropriate calculation interval by setting a predetermined threshold and taking a weighted average in a region where the voltage is equal to or higher than this threshold is widely used. It has been. For example, in FIG. 6, when the threshold is set to Th0, the calculation interval is T3 to T24, when the threshold is set to Th1, the calculation interval is T8 to T22, and when the threshold is set to Th2, the calculation interval is T10 to T18. Become. Thus, the calculation interval can be determined by appropriately setting the threshold value.

実際の測定にあたっては、複数のＦＢＧセンサが直列接続されていることが多い。この場合、各ＦＢＧセンサは波長帯域幅や反射光強度が異なるので、各ＦＢＧセンサのスペクトル波形が大きく異なる。図８には複数のＦＢＧセンサのスペクトル波形Ｐが示されている。図８において、５個のＦＢＧセンサからそれぞれ反射された信号強度（電圧Ｐ）は、それぞれ最大となる中心の値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５が異なる。
各ＦＢＧセンサのスペクトル波形Ｐが大きく異なるのは、波長可変レーザ１０１に光スペクトラム依存性、つまり、光強度の波長依存性が平坦ではなく、さらに、各ＦＢＧセンサを、光コネクタを介して直列接続する場合や、融着接合で直列接続する場合に接続部で光が減衰することに起因する。さらに、光ファイバ自体にも僅かながら伝送損失があるため、複数直列に接続されたＦＢＧセンサのうち、測定部本体から離れた位置にあるＦＢＧセンサほど反射光の損出は大きくなり、そして、ＦＢＧセンサを連結する光ファイバケーブルの一部に屈曲部があると、光がファイバより漏洩するために、入射光又は反射光の損出が大きくなり、また、側圧がかかる状態でＦＢＧセンサが施工されたり、センサ長手方向の応力が施工時に均一でなかったりするとＦＢＧセンサの反射スペクトル波形の割れやつぶれ等の異常が発生する等、種々の要因でスペクトル波形が各ＦＢＧセンサで相違する。 In actual measurement, a plurality of FBG sensors are often connected in series. In this case, since each FBG sensor has a different wavelength bandwidth and reflected light intensity, the spectrum waveform of each FBG sensor is greatly different. FIG. 8 shows spectral waveforms P of a plurality of FBG sensors. In FIG. 8, the signal intensities (voltages P) reflected from the five FBG sensors have different central values P1, P2, P3, P4, and P5, respectively.
The spectral waveform P of each FBG sensor is greatly different because the wavelength dependence of the wavelength variable laser 101, that is, the wavelength dependence of the light intensity is not flat, and the FBG sensors are connected in series via an optical connector. This is due to the attenuation of light at the connection part when connecting in series by fusion bonding. Furthermore, since there is a slight transmission loss in the optical fiber itself, among the FBG sensors connected in series, the FBG sensor located farther from the measurement unit main body has a larger loss of reflected light, and the FBG If there is a bend in the part of the optical fiber cable connecting the sensor, the light leaks from the fiber, so that the loss of incident light or reflected light becomes large, and the FBG sensor is applied in a state where side pressure is applied. If the stress in the longitudinal direction of the sensor is not uniform at the time of construction, the FBG sensor has different spectrum waveforms due to various factors, such as an abnormality such as cracking or collapse of the reflected spectrum waveform of the FBG sensor.

このように、各ＦＢＧセンサの反射光のスペクトラム波形がここに大きく相違する場合、精度よく中心波長を求めるためには、波形各々に対して最適な演算区間を設けることが必要である。
従来例では、複数のＦＢＧセンサを直列に接続した場合において、各反射光の波形スペクトラムの波長中心を求めるために、全てのサンプリングデータをフレームメモリ１０７に取り込み、波長演算回路１０８において、個々のスペクトラムに対し共通の閾値を設定するとともに演算区間を設定し、加重平均計算を行う方法が採用されている。 Thus, when the spectrum waveform of the reflected light of each FBG sensor is greatly different here, it is necessary to provide an optimum calculation section for each waveform in order to obtain the center wavelength with high accuracy.
In the conventional example, when a plurality of FBG sensors are connected in series, in order to obtain the wavelength center of the waveform spectrum of each reflected light, all sampling data is taken into the frame memory 107, and the wavelength calculation circuit 108 uses each spectrum. A common threshold value is set and a calculation interval is set to perform a weighted average calculation.

特開２００８−９６１５０公報JP 2008-96150 A

従来例では、複数のＦＢＧセンサから出力された波形スペクトラムの波長中心を求めるために、サンプリングデータをフレームメモリ１０７に取り込む構成であるため、大量のサンプリングデータを波長演算回路１０８に設けられたメモリに転送する必要があり、多くのソフトウェアの処理を必要としている。
このように、多くのソフトウェアの処理を必要とすると、ＦＢＧセンサから物理量の変化に追従する応答性の高い出力を得ることが困難となり、そのため、高速処理が可能なコンピュータが必要とされ、装置自体が大型化するという課題がある。 In the conventional example, in order to obtain the wavelength center of the waveform spectrum output from the plurality of FBG sensors, the sampling data is fetched into the frame memory 107, so that a large amount of sampling data is stored in the memory provided in the wavelength calculation circuit 108. It needs to be transferred and requires a lot of software processing.
In this way, if a lot of software processing is required, it becomes difficult to obtain a highly responsive output that follows the change in physical quantity from the FBG sensor. Therefore, a computer capable of high-speed processing is required, and the apparatus itself There is a problem of increasing the size.

本発明の目的は、データ高速処理装置を不要として小型化できる光センサ計測装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical sensor measurement device that can be miniaturized without requiring a high-speed data processing device.

本発明の光センサ計測装置は、光源から出射される波長可変光が入射するとともに被測定物に設置される複数の直列接続された光ファイバーグレーティングセンサを有し、これらの光ファイバーグレーティングセンサからの反射光の波長を計測する光センサ計測装置であって、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路と、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサの各々からの反射光スペクトルの中心を求めるための最適な閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイと、を備えたことを特徴とする。   The optical sensor measurement device of the present invention has a plurality of series-connected optical fiber grating sensors that are incident on the wavelength variable light emitted from the light source and are installed on the object to be measured, and the reflected light from these optical fiber grating sensors. An optical sensor measuring device for measuring the wavelength of the plurality of optical fiber grating sensors, a calculation circuit for obtaining a center of each reflected light spectrum based on data in which the reflected light spectrum obtained from each of the plurality of optical fiber grating sensors is equal to or greater than a threshold, And a threshold value storage register array for storing optimum threshold values for obtaining the center of the reflected light spectrum from each of the optical fiber grating sensors.

以上の構成の発明では、光源から出射される波長可変光が複数の光ファイバーグレーティングセンサに入射すると、これらの光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ反射光が反射され、これらの反射光のスペクトルが演算回路に入力する。この演算回路では、反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて、光ファイバーグレーティングセンサから得られる反射光スペクトルの中心を計算する。
従って、本発明では、各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心を計算するために、予め閾値保存用レジスタアレイで記憶された複数の最適な閾値から１つを選択するので、反射光スペクトルの中心の計算を大容量のメモリなしに容易に行うことができる。そのため、従来必要であった大容量のメモリが不要とされるので、高速処理が可能なコンピュータも必要とされ、装置の小型化を図ることができる。 In the invention with the above configuration, when the wavelength tunable light emitted from the light source is incident on the plurality of optical fiber grating sensors, the reflected light is reflected from each of the optical fiber grating sensors, and the spectrum of the reflected light is input to the arithmetic circuit. . In this arithmetic circuit, the center of the reflected light spectrum obtained from the optical fiber grating sensor is calculated based on the data in which the reflected light spectrum is equal to or greater than the threshold value.
Therefore, in the present invention, in order to calculate the center of the reflected light spectrum reflected from each optical fiber grating sensor, one of a plurality of optimum threshold values stored in advance in the threshold value storage register array is selected. The calculation of the center of the spectrum can be easily performed without a large memory. This eliminates the need for a large-capacity memory, which has been necessary in the past, and also requires a computer capable of high-speed processing, thereby reducing the size of the apparatus.

ここで、本発明では、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと前記閾値保存用レジスタアレイで保存されている最適な閾値とを比較して前記演算回路に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路を備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、比較回路は閾値保存用レジスタアレイに予め保存されている複数の閾値から各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心波長を演算するために選択された閾値を反射光スペクトルと比較し、演算回路に演算区間を知らせる制御信号を出力する。
そのため、本発明では、効率的に前述の効果を奏することができる。
そして、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値に応じて前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を選択するセレクタと、を備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、カウンタで数えられた数に応じて閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値をセレクタで選択するので、各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心波長を求めるに最適な閾値を自動的に選択することができる。
そのため、大容量のメモリが不要とされるので、装置自体のより小型化をより達成することができる。 Here, in the present invention, the reflected light spectrum data respectively obtained from the plurality of optical fiber grating sensors and the optimum threshold value stored in the threshold value storage register array are compared, and the reflected light spectrum is sent to the arithmetic circuit. A configuration including a comparison circuit that outputs a control signal indicating a calculation interval for obtaining the center of the signal is preferable.
In the invention of this configuration, the comparison circuit reflects the threshold value selected for calculating the center wavelength of the reflected light spectrum reflected from each optical fiber grating sensor from a plurality of threshold values stored in advance in the threshold value storage register array. Compared with the spectrum, a control signal for notifying the arithmetic circuit of the arithmetic section is output.
Therefore, in the present invention, the above-described effects can be efficiently achieved.
Then, each time the wavelength tunable light is incident on the plurality of optical fiber grating sensors and reflected light of different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light, a counter for counting the number and a value counted by the counter And a selector for selecting a threshold value stored in the threshold value storage register array.
In the invention of this configuration, the threshold value stored in the threshold value storage register array is selected by the selector according to the number counted by the counter, so it is optimal for obtaining the center wavelength of the reflected light spectrum reflected from each optical fiber grating sensor. A certain threshold value can be automatically selected.
Therefore, since a large-capacity memory is not required, the device itself can be further reduced in size.

前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイを備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、閾値切替用レジスタアレイによって、閾値を切り替える条件を予め保存するので、閾値をカウンタで数えられる順番に単純に記憶する場合に比べて閾値保存用レジスタアレイの記憶容量を少なくすることができる。
そのため、装置自体のより小型化を達成することができる。 A configuration including a threshold value switching register array for preliminarily storing conditions for switching threshold values stored in the threshold value storing register array is preferable.
In the invention of this configuration, since the threshold switching condition is stored in advance by the threshold switching register array, the storage capacity of the threshold storing register array is reduced compared to the case where the thresholds are simply stored in the order counted by the counter. be able to.
Therefore, it is possible to achieve further downsizing of the device itself.

前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値と前記閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器と、この条件比較器によって条件に一致する閾値を前記閾値保存用レジスタアレイから選択するセレクタとを備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、カウンタで数えられた値に応じて条件比較器で、閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を、切り替える条件を設定し、その条件が一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイから選択する。
そのため、閾値保存用レジスタアレイをより効率的に利用することができる。 Each time the wavelength tunable light is incident on the plurality of optical fiber grating sensors, and reflected light of different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light, a counter that counts the number, and the value counted by the counter and the threshold value storage Preferably, a configuration is provided that includes a condition comparator that compares conditions for switching threshold values stored in advance in the register array, and a selector that selects a threshold value that matches the condition from the threshold storage register array by the condition comparator.
In the invention of this configuration, the condition comparator sets a condition for switching the threshold value stored in the threshold value storage register array in accordance with the value counted by the counter, and sets the threshold value that matches the condition to the threshold value storage register. Select from the array.
Therefore, the threshold value saving register array can be used more efficiently.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
［第１実施形態］
図１には本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、第１実施形態の光センサ計測装置は、光源としての波長可変レーザ１０と、この波長可変レーザ１０から照射された光が通過する光ファイバＦと、光ファイバＦに設けられたサーキュレータ２０と、光ファイバＦの他端部側に設けられたＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎと、これらのＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎで反射された所定の波長を計測するための計測装置本体４０とを備えている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, in the description of each embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.
[First Embodiment]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the optical sensor measurement device of the first embodiment includes a wavelength tunable laser 10 as a light source, an optical fiber F through which light emitted from the wavelength tunable laser 10 passes, and a circulator provided in the optical fiber F. 20, FBG sensors 31, 32, 3 n provided on the other end side of the optical fiber F, and a measuring device main body 40 for measuring a predetermined wavelength reflected by these FBG sensors 31, 32, 3 n, It has.

波長可変レーザ１０は、所定の波長領域に渡って光ファイバＦの内部にレーザ光を所定の周期をもって照射する波長走査部を兼ねるものである。
サーキュレータ２０は光ファイバＦに接続されており、波長可変レーザ１０から照射された光をＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに送るとともにＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎで反射された所定の波長の反射光を、光電変換回路４５に送る。
ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎは光ファイバーグレーティングセンサであり、図示しない被測定物に設置されており、これらは直列に接続されている。なお、本実施形態では、ｎ＝３として３個のＦＢＧセンサを図示しているが、このＦＢＧセンサは複数個であれば、２個でも、４個以上でもよい。 The wavelength tunable laser 10 also serves as a wavelength scanning unit that irradiates the inside of the optical fiber F with a predetermined period over a predetermined wavelength region.
The circulator 20 is connected to the optical fiber F. The circulator 20 sends the light emitted from the wavelength tunable laser 10 to the FBG sensors 31, 32, 3n, and reflects the reflected light having a predetermined wavelength reflected by the FBG sensors 31, 32, 3n. To the photoelectric conversion circuit 45.
The FBG sensors 31, 32, and 3n are optical fiber grating sensors, which are installed on an object to be measured (not shown), and are connected in series. In the present embodiment, three FBG sensors are illustrated with n = 3. However, if there are a plurality of FBG sensors, two or four or more FBG sensors may be used.

計測装置本体４０は、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ反射された反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて反射光スペクトルの中心を加重平均計算から求める演算回路４１と、この演算回路４１にピーク番号（スペクトラム番号）を数えるカウンタ４２と、反射光スペクトルの中心を求めるために必要な複数の最適な閾値を保存する閾値保存用レジスタアレイ４３と、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎから反射される反射光スペクトルのデータと閾値保存用レジスタアレイ４３で保存されている最適な閾値とを比較して演算回路４１に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路４４とを備えている。   The measurement apparatus main body 40 includes an arithmetic circuit 41 that obtains the center of the reflected light spectrum from the weighted average calculation based on data in which the reflected light spectrum reflected from the FBG sensors 31, 32, and 3n is greater than or equal to a threshold value. And a counter 42 for counting peak numbers (spectrum numbers), a threshold storage register array 43 for storing a plurality of optimum thresholds necessary for obtaining the center of the reflected light spectrum, and the FBG sensors 31, 32, 3n. A comparison circuit 44 that compares the reflected light spectrum data with the optimum threshold value stored in the threshold value storage register array 43 and outputs a control signal indicating a calculation interval for obtaining the center of each reflected light spectrum to the calculation circuit 41. And.

演算回路４１は、式１で示された加重平均計算を行うプログラムの論理回路が合成記憶されており、式１を演算する区間を示す制御信号が後述する通り比較回路４４から入力される。そして、演算回路４１は必要なＡＤコンバータ４６の出力（サンプルデータ）が比較回路４４の出力によって取り込まれるに同期して動作する。演算回路４１の演算結果はメモリ４１Ａに出力され、このメモリ４１Ａで記憶された演算結果は図示しない表示装置で表示される。
サーキュレータ２０と演算回路４１との間には光電変換回路４５と、ＡＤコンバータ４６とが接続されている。光電変換回路４５は、サーキュレータ２０から送られた反射光の信号をアナログの電気信号に変換するものであり、このアナログの電気信号がＡＤコンバータ４６によりデジタル信号に変換される。 The arithmetic circuit 41 synthesizes and stores a logic circuit of a program for performing a weighted average calculation represented by Expression 1, and a control signal indicating a section for calculating Expression 1 is input from the comparison circuit 44 as described later. The arithmetic circuit 41 operates in synchronization with the necessary output (sample data) of the AD converter 46 taken in by the output of the comparison circuit 44. The calculation result of the calculation circuit 41 is output to the memory 41A, and the calculation result stored in the memory 41A is displayed on a display device (not shown).
A photoelectric conversion circuit 45 and an AD converter 46 are connected between the circulator 20 and the arithmetic circuit 41. The photoelectric conversion circuit 45 converts the reflected light signal sent from the circulator 20 into an analog electric signal, and the analog electric signal is converted into a digital signal by the AD converter 46.

ＡＤコンバータ４６と演算回路４１とはクロック４７から出力されるクロック信号を受信するものであり、このクロック４７は、カウンタ回路４９を介して演算回路４１にも信号を送る。クロック４７は、ＡＤコンバータ４６及び演算回路４１を駆動するクロックであり、論理回路が同期して動作するための基準となる。
ＡＤコンバータ４６は１２bitであり、クロック４７から出力されるクロック信号に同期して演算回路４１と比較回路４４とに反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）を出力する。
カウンタ回路４９は、クロック４７から出力されるクロック信号と同期してクロック数ｎを数え、この数に応じた時間Ｔ（ｎ）を演算回路４１に出力する。 The AD converter 46 and the arithmetic circuit 41 receive a clock signal output from the clock 47, and this clock 47 also sends a signal to the arithmetic circuit 41 via the counter circuit 49. The clock 47 is a clock for driving the AD converter 46 and the arithmetic circuit 41, and serves as a reference for the logic circuit to operate in synchronization.
The AD converter 46 has 12 bits and outputs a reflected light digital signal P (n) to the arithmetic circuit 41 and the comparison circuit 44 in synchronization with the clock signal output from the clock 47.
The counter circuit 49 counts the number of clocks n in synchronization with the clock signal output from the clock 47 and outputs a time T (n) corresponding to this number to the arithmetic circuit 41.

比較回路４４と閾値保存用レジスタアレイ４３との間にはセレクタ５０が接続されており、このセレクタ５０は閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された複数の最適な閾値を条件比較器５１からの信号を受けて選択する。条件比較器５１は閾値切替用レジスタアレイ５２とカウンタ４２とからの信号を受けてセレクタ５０に信号を送る。
閾値切替用レジスタアレイ５２は閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を切り替える条件を予め保存するものであり、本実施形態では、ピーク番号が保存されている。
カウンタ４２は、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、ピーク番号（スペクトラム番号）を数える。セレクタ５０は、カウンタ４２で数えられたピーク番号に対応した閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択する。条件比較器５１は、カウンタ４２で数えられた数と閾値保存用レジスタアレイ４３に予め保存された閾値を切り替える条件とを比較する。 A selector 50 is connected between the comparison circuit 44 and the threshold value storage register array 43, and the selector 50 receives a plurality of optimum threshold values stored in the threshold value storage register array 43 from the condition comparator 51. And select. The condition comparator 51 receives signals from the threshold switching register array 52 and the counter 42 and sends a signal to the selector 50.
The threshold switching register array 52 stores in advance conditions for switching the threshold stored in the threshold storing register array 43. In this embodiment, the peak number is stored.
The counter 42 counts the peak number (spectrum number) each time the wavelength-variable light is incident on the FBG sensors 31, 32, and 3n and reflected light having different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light. The selector 50 selects a threshold corresponding to the peak number counted by the counter 42 from the threshold storage register array 43. The condition comparator 51 compares the number counted by the counter 42 with the condition for switching the threshold value stored in advance in the threshold value storage register array 43.

本実施形態の動作原理を説明する。
図２は、ＡＤコンバータ４６で出力された反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）、比較回路４４の出力、カウンタ４２で数えられるピーク番号、及び閾値保存用レジスタアレイ４３で記憶されている閾値からセレクタ５０によって比較回路４４に入力される閾値のタイムチャートである。
図２において、ＡＤコンバータ４６で変換された後の光電変換回路４５の出力値は０〜４０９５である。ピーク番号１のスペクトラムは閾値５００、ピーク番号２のスペクトラムは閾値１２００、ピーク番号３及びピーク番号４のスペクトラムは閾値４００、ピーク番号５のスペクトラムは閾値２０００、ピーク番号６のスペクトラム（図示省略）は閾値３００が適切であるとすると、閾値保存用レジスタアレイ４３には表１で示される値を予め与え、閾値切替用レジスタアレイ５２には表２で示される値を与える。これらの値は、直列接続された全てのＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎのスペクトル波形から予め求められる。 The operation principle of this embodiment will be described.
FIG. 2 shows a selector from the reflected light digital signal P (n) output from the AD converter 46, the output of the comparison circuit 44, the peak number counted by the counter 42, and the threshold value stored in the threshold value storage register array 43. 5 is a time chart of threshold values input to the comparison circuit 44 by 50. FIG.
In FIG. 2, the output value of the photoelectric conversion circuit 45 after being converted by the AD converter 46 is 0 to 4095. The spectrum of peak number 1 is threshold 500, the spectrum of peak number 2 is threshold 1200, the spectrum of peak numbers 3 and 4 is threshold 400, the spectrum of peak number 5 is threshold 2000, and the spectrum of peak number 6 (not shown) is If the threshold 300 is appropriate, the threshold storage register array 43 is given the value shown in Table 1 in advance, and the threshold switching register array 52 is given the value shown in Table 2. These values are obtained in advance from the spectrum waveforms of all the FBG sensors 31, 32, 3n connected in series.

表２において、閾値切替用レジスタアレイ５２で記録される配列要素０のピーク番号は１であり、ピーク番号が１未満の場合には、表１に示す閾値保存用レジスタの配列要素０を参照することになる。
時間０からＴ１に達するまでカウンタ４２の値は０であるから、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素０を選択させ、閾値５００を比較回路４４に入力する。時間Ｔ１に達すると、Ｐ（Ｔ１）＞５００となり、比較回路４４は「Ｈ」を出力し、演算回路４１はＴ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和演算を開始する。
次に、時間Ｔ２に達すると、Ｐ（Ｔ２）＜５００となり、比較回路４４は「Ｌ」を出力する。演算回路４１は、前述のＴ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和演算を終了し、Ｔ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和をＰ（ｎ）との積和で除算する。つまり、ピーク番号１のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterを式１に基づいて演算する。演算結果はメモリ４１Ａに保存する。また、時間がＴ２となった際に、カウンタ４２は増加され、ピーク番号は１となる。 In Table 2, the peak number of the array element 0 recorded in the threshold value switching register array 52 is 1. When the peak number is less than 1, the array element 0 of the threshold value storage register shown in Table 1 is referred to. It will be.
Since the value of the counter 42 is 0 from time 0 to T1, the condition comparator 51 causes the selector 50 to select the array element 0 of the threshold value saving register array 43 and inputs the threshold value 500 to the comparison circuit 44. When the time T1 is reached, P (T1)> 500 is satisfied, the comparison circuit 44 outputs “H”, and the arithmetic circuit 41 starts the product-sum operation of T (n) and P (n).
Next, when the time T2 is reached, P (T2) <500, and the comparison circuit 44 outputs “L”. The arithmetic circuit 41 ends the product-sum operation of T (n) and P (n) and divides the product-sum of T (n) and P (n) by the product-sum of P (n). . That is, the time Tcenter at the center of the spectrum waveform of peak number 1 is calculated based on Equation 1. The calculation result is stored in the memory 41A. Further, when the time reaches T2, the counter 42 is incremented and the peak number becomes 1.

ピーク番号が１に増加されると、閾値切替用レジスタアレイ５２も配列要素が０の条件（ピーク番号が１未満）を満たさなくなるため、条件比較器５１は閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素１である閾値１２００をセレクタ５０に選択させる。つまり、時間Ｔ２を境に、閾値は１２００となる。
時間Ｔ３に達すると、時間Ｔ１と同様にピーク番号２の加重平均計算が演算回路４１で開始され、時間Ｔ４に達すると、ピーク番号２のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterがメモリ４１Ａに保存されるとともに、ピーク番号が２に増加される。そして、閾値切替用レジスタアレイ５２の配列要素１の条件（ピーク番号が２未満）を満たさなくなるため、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の保存された配列要素２の閾値４００を選択させる。 When the peak number is increased to 1, the threshold value switching register array 52 also does not satisfy the condition that the array element is 0 (the peak number is less than 1). Therefore, the condition comparator 51 uses the array element 1 of the threshold value storage register array 43. Is selected by the selector 50. That is, the threshold value is 1200 at time T2.
When the time T3 is reached, the weighted average calculation of the peak number 2 is started by the arithmetic circuit 41 as in the time T1, and when the time T4 is reached, the time Tcenter at the center of the spectrum waveform of the peak number 2 is stored in the memory 41A. At the same time, the peak number is increased to 2. Since the condition of the array element 1 of the threshold switching register array 52 (peak number is less than 2) is not satisfied, the condition comparator 51 causes the selector 50 to store the threshold 400 of the array element 2 stored in the threshold storage register array 43. To select.

同様に、時間Ｔ６に達すると、ピーク番号が３に増加され、ピーク番号３のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterが演算回路４１で演算された後にメモリ４１Ａに保存されるが、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素２の閾値４００を引き続き選択させる。これは、閾値切替用レジスタアレイ５２の配列要素２の条件を満たしているからである。
時間Ｔ９に達すると、ピーク番号５の加重平均計算が演算回路４１で開始され、時間Ｔ１０に達すると、ピーク番号５のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterがメモリ４１Ａに保存される。そして、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の保存された配列要素４の閾値３００を選択させる。
以上の演算を繰り返すことで、各スペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterが演算されてメモリ４１Ａに記憶される。メモリ４１Ａで記憶された演算結果は図示しない表示装置等によって表示される。 Similarly, when the time T6 is reached, the peak number is increased to 3, and the time Tcenter at the center of the spectrum waveform of the peak number 3 is calculated by the calculation circuit 41 and then stored in the memory 41A. The selector 50 continues to select the threshold value 400 of the array element 2 of the threshold value saving register array 43. This is because the condition of the array element 2 of the threshold value switching register array 52 is satisfied.
When the time T9 is reached, the weighted average calculation of the peak number 5 is started by the arithmetic circuit 41. When the time T10 is reached, the time Tcenter at the center of the spectrum waveform of the peak number 5 is stored in the memory 41A. Then, the condition comparator 51 causes the selector 50 to select the threshold 300 of the array element 4 stored in the threshold storage register array 43.
By repeating the above calculation, the center time Tcenter of each spectrum waveform is calculated and stored in the memory 41A. The calculation result stored in the memory 41A is displayed by a display device (not shown) or the like.

従って、第１実施形態は次の作用効果を奏することができる。
（１）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路４１と、それらの閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイ４３と、複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと閾値保存用レジスタアレイ４３で保存されている最適な閾値とを比較して演算回路４１に各反射光スペクトルに応じた最適な演算区間を出力する閾値を出力する比較回路４４とを備えた。そのため、各ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎから反射される反射光スペクトルの中心を演算回路４１で計算するために必要な閾値を、予め閾値保存用レジスタアレイ４３で記憶された複数の最適な閾値から１つ選択することで、反射光スペクトルの中心の計算を大容量のメモリなしに容易に行うことができるから、従来必要であった大容量のメモリが不要とされる。 Therefore, 1st Embodiment can have the following effects.
(1) An arithmetic circuit 41 for obtaining the center of each reflected light spectrum based on data in which the reflected light spectrum obtained from each of the plurality of FBG sensors 31, 32, 3n is equal to or greater than the threshold value, and threshold value storage for storing these threshold values respectively. And the reflected light spectrum data obtained from each of the plurality of FBG sensors 31, 32, and 3n and the optimum threshold value stored in the threshold value storage register array 43 are compared with each other in the arithmetic circuit 41. And a comparison circuit 44 for outputting a threshold value for outputting an optimum calculation interval corresponding to the optical spectrum. Therefore, a threshold value necessary for calculating the center of the reflected light spectrum reflected from each FBG sensor 31, 32, 3n by the arithmetic circuit 41 is determined from a plurality of optimum threshold values stored in advance in the threshold value storage register array 43. By selecting one, the calculation of the center of the reflected light spectrum can be easily performed without a large-capacity memory, so that a large-capacity memory that has been conventionally required is not required.

（２）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタ４２と、このカウンタ４２で数えられたピーク番号に応じて閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を選択するセレクタ５０とを備えた。そのため、大容量のメモリが不要とされるので、装置自体のより小型化をより達成することができる。 (2) A counter 42 that counts the number of times each time reflected light having different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light when the wavelength-variable light is incident on the plurality of FBG sensors 31, 32, and 3n. And a selector 50 for selecting the threshold value stored in the threshold value storage register array 43 in accordance with the peak number. Therefore, since a large-capacity memory is not required, the device itself can be further reduced in size.

（３）閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイ５２によって、閾値を切り替える条件を予め保存した。そのため、閾値をカウンタ４２で数えられる順番に単純に記憶する場合に比べて閾値保存用レジスタアレイ４３の記憶容量を少なくすることができるから、装置自体のより小型化を達成することができる。 (3) The threshold switching condition is stored in advance by the threshold switching register array 52 that stores the threshold switching condition stored in the threshold storage register array 43 in advance. Therefore, the storage capacity of the threshold value storage register array 43 can be reduced as compared with the case where the threshold values are simply stored in the order counted by the counter 42, so that the apparatus itself can be further downsized.

（４）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタ４２と、このカウンタ４２で数えられた値と閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器５１と、この条件比較器５１によって条件に一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択するセレクタ５０とを備えた。そのため、カウンタ４２で数えられたピーク番号に対応して条件比較器５１で閾値保存用レジスタアレイ４３に予め保存された閾値を切り替える条件を設定し、その条件が一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択するから、閾値保存用レジスタアレイ４３をより効率的に利用することができる。 (4) A counter 42 that counts the number of times each time reflected light of different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light when the wavelength-variable light is incident on the plurality of FBG sensors 31, 32, and 3n. A condition comparator 51 that compares a value to be switched with a condition for switching a threshold value stored in the threshold value storage register array in advance, and a selector 50 that selects a threshold value that matches the condition from the threshold value storage register array 43 by the condition comparator 51. And with. Therefore, the condition comparator 51 sets a condition for switching a threshold value stored in advance in the threshold value storage register array 43 corresponding to the peak number counted by the counter 42, and sets the threshold value that matches the condition to the threshold value storage register array. Therefore, the threshold value saving register array 43 can be used more efficiently.

次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。
［第２実施形態］
図３には本発明の第２実施形態が示されている。第２実施形態は第１実施形態とは条件比較器５１及び閾値切替用レジスタアレイ５２を省略した構成が相違するものであるが、他の構成は第１実施形態と同じである。
図３において、第２実施形態の光センサ計測装置では、閾値保存用レジスタアレイ４３に表３に示される通り、各ピーク番号に応じた閾値を全て記憶させておくものである。カウンタ４２からピーク番号が増加される毎にセレクタ５０は閾値保存用レジスタアレイ４３の参照先の配列要素も切り替えている。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[Second Embodiment]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. The second embodiment differs from the first embodiment in the configuration in which the condition comparator 51 and the threshold switching register array 52 are omitted, but the other configurations are the same as those in the first embodiment.
In FIG. 3, in the optical sensor measurement device according to the second embodiment, as shown in Table 3, all threshold values corresponding to each peak number are stored in the threshold value saving register array 43. Each time the peak number is incremented from the counter 42, the selector 50 also switches the reference array element of the threshold value saving register array 43.

従って、第２実施形態では第１実施形態の（１）（２）と同様の作用効果を奏することができる。   Therefore, in 2nd Embodiment, there can exist the same effect as (1) (2) of 1st Embodiment.

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、光源として波長可変レーザ１０を用いたが、本発明では、波長可変レーザ１０に代えて、波長可変フィルタを取り付けた広帯域光源を使用してもよい。
本発明では、前記各実施形態で用いられているサーキュレータ２０をビームスプリッタ（カプラ）に置き換えてもよい。サーキュレータ２０はビームスプリッタに比べて光量が増えるので、ＳＮ比の大きな光学系を構築することができる。これに対して、ビームスプリッタはサーキュレータに比べて価格が安いので、装置のコストを低くすることができる。本発明では、装置によってサーキュレータとビームスプリッタとを使い分ける。
本発明では、ＦＢＧセンサの数はｎ個であるが、ｎは２であってもよく、４以上の整数であってもよい。
また、本発明では比較回路４４を必ずしも設けることを要しない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, etc. within a scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the embodiment, the wavelength tunable laser 10 is used as the light source. However, in the present invention, a broadband light source to which a wavelength tunable filter is attached may be used instead of the wavelength tunable laser 10.
In the present invention, the circulator 20 used in each of the above embodiments may be replaced with a beam splitter (coupler). Since the circulator 20 has a larger light quantity than the beam splitter, an optical system having a large S / N ratio can be constructed. On the other hand, since the beam splitter is cheaper than the circulator, the cost of the apparatus can be reduced. In the present invention, the circulator and the beam splitter are properly used depending on the apparatus.
In the present invention, the number of FBG sensors is n, but n may be 2 or an integer of 4 or more.
In the present invention, the comparison circuit 44 is not necessarily provided.

本発明は、ひずみ、温度、加速度、変位、傾斜、圧力、音波等の物理量の測定に利用できる。   The present invention can be used for measuring physical quantities such as strain, temperature, acceleration, displacement, inclination, pressure, and sound wave.

本発明の第１実施形態の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a first embodiment of the present invention. ＡＤコンバータで出力された反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）、比較回路の出力信号、カウンタで数えられるピーク番号、及び閾値保存用レジスタアレイで記憶されている閾値からセレクタによって比較回路に入力される閾値のタイムチャート。From the reflected light digital signal P (n) output from the AD converter, the output signal of the comparison circuit, the peak number counted by the counter, and the threshold value stored in the threshold value storage register array, the selector inputs the comparison circuit. Threshold time chart. 本発明の第２実施形態の概略構成図。The schematic block diagram of 2nd Embodiment of this invention. 従来例の概略構成図。The schematic block diagram of a prior art example. クロックの出力信号、波長可変レーザの出力信号及び光電変換回路によって変換された信号のタイムチャート。The time chart of the signal converted by the output signal of a clock, the output signal of a wavelength variable laser, and the photoelectric conversion circuit. 反射光に対するスペクトル波形を示すグラフ。The graph which shows the spectrum waveform with respect to reflected light. スペクトル波形の中心を演算で求める場合を説明するためのスペクトル波形のグラフ。The graph of the spectrum waveform for demonstrating the case where the center of a spectrum waveform is calculated | required by calculation. 複数のＦＢＧセンサのスペクトル波形を示すグラフ。The graph which shows the spectrum waveform of a some FBG sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１０…波長可変レーザ（光源）、２０…サーキュレータ、３１，３２，３ｎ…ＦＢＧセンサ（光ファイバーグレーティングセンサ）、４０…計測装置本体、４１…演算回路、４２…カウンタ、４３…閾値保存用レジスタアレイ、４４…比較回路、４５…光電変換回路、４６…ＡＤコンバータ、５０…セレクタ、５１…条件比較器、５２…閾値切替用レジスタアレイ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Variable wavelength laser (light source), 20 ... Circulator, 31, 32, 3n ... FBG sensor (optical fiber grating sensor), 40 ... Measuring device main body, 41 ... Arithmetic circuit, 42 ... Counter, 43 ... Threshold storage register array, 44 ... Comparator circuit, 45 ... Photoelectric conversion circuit, 46 ... AD converter, 50 ... Selector, 51 ... Conditional comparator, 52 ... Threshold switching register array

Claims (5)

光源から出射される波長可変光が入射するとともに被測定物に設置される複数の直列接続された光ファイバーグレーティングセンサを有し、これらの光ファイバーグレーティングセンサからの反射光の波長を計測する光センサ計測装置であって、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路と、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサの各々からの反射光スペクトルの中心を求めるための最適な閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイと、を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。 An optical sensor measuring device that has a plurality of serially connected optical fiber grating sensors that are incident on the object to be measured and in which variable wavelength light emitted from a light source is incident, and that measures the wavelength of reflected light from these optical fiber grating sensors Because
An arithmetic circuit for obtaining the center of each reflected light spectrum based on data in which the reflected light spectrum obtained from each of the plurality of optical fiber grating sensors is equal to or greater than a threshold, and the center of the reflected light spectrum from each of the plurality of optical fiber grating sensors. An optical sensor measurement device comprising: a threshold value storage register array for storing optimum threshold values for obtaining each. 請求項１に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと前記閾値保存用レジスタアレイで保存されている最適な閾値とを比較して前記演算回路に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。 In the optical sensor measuring device according to claim 1,
An arithmetic section for comparing the reflected light spectrum data respectively obtained from the plurality of optical fiber grating sensors and the optimum threshold value stored in the threshold value storage register array to obtain the center of each reflected light spectrum in the arithmetic circuit. An optical sensor measurement device comprising a comparison circuit that outputs a control signal to be displayed. 請求項２に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値に応じて前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を選択するセレクタと、を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。 In the optical sensor measuring device according to claim 2,
Each time the wavelength tunable light is incident on the plurality of optical fiber grating sensors and the reflected light of different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light, a counter for counting the number, and the counter according to the value counted by the counter An optical sensor measurement device comprising: a selector that selects a threshold value stored in a threshold value storage register array. 請求項２に記載された光センサ計測装置において、
前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイを備えたことを特徴とする光センサ計測装置。 In the optical sensor measuring device according to claim 2,
An optical sensor measurement device comprising: a threshold value switching register array for preliminarily storing conditions for switching threshold values stored in the threshold value saving register array. 請求項４に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値と前記閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器と、この条件比較器によって条件に一致する閾値を前記閾値保存用レジスタアレイから選択するセレクタとを備えたことを特徴とする光センサ計測装置。 In the optical sensor measuring device according to claim 4,
Each time the wavelength tunable light is incident on the plurality of optical fiber grating sensors, and reflected light of different wavelengths is obtained in synchronization with the incident light, a counter that counts the number, and the value counted by the counter and the threshold value storage And a selector for selecting a threshold value matching the condition from the threshold value storage register array by the condition comparator. Optical sensor measurement device.

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