JPH07104365B2 - 光センサ装置 - Google Patents
光センサ装置Info
- Publication number
- JPH07104365B2 JPH07104365B2 JP62235743A JP23574387A JPH07104365B2 JP H07104365 B2 JPH07104365 B2 JP H07104365B2 JP 62235743 A JP62235743 A JP 62235743A JP 23574387 A JP23574387 A JP 23574387A JP H07104365 B2 JPH07104365 B2 JP H07104365B2
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- JP
- Japan
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- optical
- pulse
- optical sensor
- sensor
- optical fiber
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ファイバを用いて被測定機器に取り付けた
光センサに光パルスを供給し、その光センサのセンサ情
報を受信して種々の計測信号を得るようにした光センサ
装置に関するものである。
光センサに光パルスを供給し、その光センサのセンサ情
報を受信して種々の計測信号を得るようにした光センサ
装置に関するものである。
光ファイバを用いた光センサは、低損失、広帯域、無誘
導及び絶縁性等、数多くの特長を有するため、その将来
性が注目されている。この光センサの一方式に、電界，
磁界，圧力，温度等の物理条件によって光パワーの透過
量が変化するものである。たとえば、ポッケルス効果、
ファラデー効果を用いた光電圧，電流計等はこの方式の
ものである（例えば特公昭60-51689号公報，特公昭60-5
1690号公報参照）。
導及び絶縁性等、数多くの特長を有するため、その将来
性が注目されている。この光センサの一方式に、電界，
磁界，圧力，温度等の物理条件によって光パワーの透過
量が変化するものである。たとえば、ポッケルス効果、
ファラデー効果を用いた光電圧，電流計等はこの方式の
ものである（例えば特公昭60-51689号公報，特公昭60-5
1690号公報参照）。
従来、光ファイバを用いて複数個のセンサ情報を計測す
るにあたって、それぞれ異なる距離にある光センサ情報
を得る場合は、それぞれの被測定機器に取り付けられた
光センサに、レーザダイオード等を用いた光送信器から
送信された光パワーを送信線を通して光センサに送り、
光センサの計測信号を受信線を通して光受信器に受信し
て光センサの情報を得るようにしている。
るにあたって、それぞれ異なる距離にある光センサ情報
を得る場合は、それぞれの被測定機器に取り付けられた
光センサに、レーザダイオード等を用いた光送信器から
送信された光パワーを送信線を通して光センサに送り、
光センサの計測信号を受信線を通して光受信器に受信し
て光センサの情報を得るようにしている。
しかるに、複数個の光センサのそれぞれに、送信線及び
受信線を接続し、これらの線に光送信器あるいは光受信
器等を個別に設けているため、それぞれの光送信器ある
いは光受信器に送信線あるいは受信線を接続する際、ど
の機器に対応するか識別が困難であるほか、装置が輻輳
化していた。
受信線を接続し、これらの線に光送信器あるいは光受信
器等を個別に設けているため、それぞれの光送信器ある
いは光受信器に送信線あるいは受信線を接続する際、ど
の機器に対応するか識別が困難であるほか、装置が輻輳
化していた。
このような問題を解決するため、複数個の被測定機器の
それぞれに光センサを取り付け、レーザダイオード等を
用いた光送信器からの光パルスを光ファイバを介して順
次接続した方向性結合器を用いて光を分岐して各光セン
サに送信し、光センサからのセンサ情報を光受信器に受
信して電界，磁界，温度等の物理量の変化を測定する光
センサ装置が提案されている。
それぞれに光センサを取り付け、レーザダイオード等を
用いた光送信器からの光パルスを光ファイバを介して順
次接続した方向性結合器を用いて光を分岐して各光セン
サに送信し、光センサからのセンサ情報を光受信器に受
信して電界，磁界，温度等の物理量の変化を測定する光
センサ装置が提案されている。
このような従来の光センサ装置の一例を第４図に示す。
図示しない被測定機器のそれぞれに光ファイバよりなる
遅延線５を介して光センサ13a,13b,・・・13nを設け、
電気パルス発生器１からの電気パルスをレーザダイオー
ド等の干渉性光源を用いた光送信器２から光パルスを光
ファイバ３に送信する。光ファイバの光パルスは方向性
結合器10a,10b,・・・10nで分岐されて分岐光線路11a,1
1b,・・・11nを通り、方向性結合器12a,12b,・・・12n
に受信した光パルスは、方向性結合器12a,12b,・・・12
nにより２つに分岐され、それぞれの光ファイバ線路14
a,14b・・・14n,15a,15b,・・・15nに送信され、光セン
サ13a,13b,・・・13nを透過した光パルスは光ファイバ
線14a,14b・・・14n,15a,15b,・・・15nを通って方向性
結合器12a,12b,・・・12n、分岐光線路11a,11b,・・・1
1n、方向性結合器10a,10b,・・・10n、光ファイバ３を
経て方向性結合器４に送信され、方向性結合器４は受信
した光パルスを光受信用光線路から光受信器６に順次送
られる。光受信器６は光−電気変換子で光パルスを電気
パルスに変換して、増幅器７、信号処理装置８を経て表
示装置９に送信して計測信号を表示する。第５図の光パ
ルス波形S1，S2，・・・Snは光センサ13a,13b,・・・13
nの計測信号である。
図示しない被測定機器のそれぞれに光ファイバよりなる
遅延線５を介して光センサ13a,13b,・・・13nを設け、
電気パルス発生器１からの電気パルスをレーザダイオー
ド等の干渉性光源を用いた光送信器２から光パルスを光
ファイバ３に送信する。光ファイバの光パルスは方向性
結合器10a,10b,・・・10nで分岐されて分岐光線路11a,1
1b,・・・11nを通り、方向性結合器12a,12b,・・・12n
に受信した光パルスは、方向性結合器12a,12b,・・・12
nにより２つに分岐され、それぞれの光ファイバ線路14
a,14b・・・14n,15a,15b,・・・15nに送信され、光セン
サ13a,13b,・・・13nを透過した光パルスは光ファイバ
線14a,14b・・・14n,15a,15b,・・・15nを通って方向性
結合器12a,12b,・・・12n、分岐光線路11a,11b,・・・1
1n、方向性結合器10a,10b,・・・10n、光ファイバ３を
経て方向性結合器４に送信され、方向性結合器４は受信
した光パルスを光受信用光線路から光受信器６に順次送
られる。光受信器６は光−電気変換子で光パルスを電気
パルスに変換して、増幅器７、信号処理装置８を経て表
示装置９に送信して計測信号を表示する。第５図の光パ
ルス波形S1，S2，・・・Snは光センサ13a,13b,・・・13
nの計測信号である。
しかるに、このような光学系においては、干渉性光源を
用いることによって発生するモーダルスノイズの問題が
ある。このモーダルスノイズは、光ファイバに作用する
温度、圧力、振動等の外的要因あるいは光受信器からの
発信モードの変化により、受信した光パルスがゆらぎ、
分散性の伝送媒体を伝搬した後の波形に生ずる雑音をい
う。
用いることによって発生するモーダルスノイズの問題が
ある。このモーダルスノイズは、光ファイバに作用する
温度、圧力、振動等の外的要因あるいは光受信器からの
発信モードの変化により、受信した光パルスがゆらぎ、
分散性の伝送媒体を伝搬した後の波形に生ずる雑音をい
う。
このモーダルスノイズのため、光パルスの波高値を計測
信号として計測するとS/N比が悪化し、計測信号誤差が
大となる。このため、非干渉性光源を用いた光センサ装
置も考えられるが、光ファイバの結合効率が悪くなるほ
か、光パワーを多く取り出せないためセンサの数を増す
ことができない。
信号として計測するとS/N比が悪化し、計測信号誤差が
大となる。このため、非干渉性光源を用いた光センサ装
置も考えられるが、光ファイバの結合効率が悪くなるほ
か、光パワーを多く取り出せないためセンサの数を増す
ことができない。
本発明は、このような従来の問題点を解決して、光セン
サの個数を増加しても、高精度の測定ができる光センサ
を提供することを目的とする。
サの個数を増加しても、高精度の測定ができる光センサ
を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、本発明の光センサ装置は、干
渉性光源を有する光パルス発生器と、この光パルス発生
器より出力される光パルスを伝送する光ファイバと、こ
の光ファイバを介して伝送される光パルスを透過又は反
射させる光センサとを備え、該光センサに透過又は反射
させた光パルスを受光装置に受光して光センサに作用す
る外部の物理的電気的変化を計測するようにした光セン
サ装置において、前記受光装置において受信したセンサ
信号を積分してパルスの全エネルギを求め、これをセン
サ信号とする積分手段を備えたことを特徴とする。
渉性光源を有する光パルス発生器と、この光パルス発生
器より出力される光パルスを伝送する光ファイバと、こ
の光ファイバを介して伝送される光パルスを透過又は反
射させる光センサとを備え、該光センサに透過又は反射
させた光パルスを受光装置に受光して光センサに作用す
る外部の物理的電気的変化を計測するようにした光セン
サ装置において、前記受光装置において受信したセンサ
信号を積分してパルスの全エネルギを求め、これをセン
サ信号とする積分手段を備えたことを特徴とする。
本発明においては、光源としてレーザダイオード等の干
渉性の光源を用い、光センサで計測したモーダルスノイ
ズを含んだ光パルスを光パルスのパルス幅より長い時定
数で積分し、パルスの全エネルギを求め、これをピーク
ホールドして、モーダルスノイズの影響を除去したセン
サ信号を得て光センサの計測信号とするものである。
渉性の光源を用い、光センサで計測したモーダルスノイ
ズを含んだ光パルスを光パルスのパルス幅より長い時定
数で積分し、パルスの全エネルギを求め、これをピーク
ホールドして、モーダルスノイズの影響を除去したセン
サ信号を得て光センサの計測信号とするものである。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。
明する。
第１図は一実施例のマルチ光センサ装置の構成を示す。
第４図と対応する部分に第４図と同一符号を付して詳細
な説明は省略する。第４図に示した従来のものと基本的
に異なる点は、光受信器６で受光した光パルスを電気パ
ルスに変換して増幅器７に送信して増幅し、積分器16に
出力するようにしたところにある。
第４図と対応する部分に第４図と同一符号を付して詳細
な説明は省略する。第４図に示した従来のものと基本的
に異なる点は、光受信器６で受光した光パルスを電気パ
ルスに変換して増幅器７に送信して増幅し、積分器16に
出力するようにしたところにある。
この積分器16の部分の詳細を第２図に示す。第２図にお
いて、フォトダイオード20,増幅器７で光／電気変換さ
れたパスル信号を積分器16で積分し、ホールドする。ホ
ールドした信号はA/D変換器17でディジタル変換し、演
算処理等のデータとして使用する。
いて、フォトダイオード20,増幅器７で光／電気変換さ
れたパスル信号を積分器16で積分し、ホールドする。ホ
ールドした信号はA/D変換器17でディジタル変換し、演
算処理等のデータとして使用する。
この積分器16は入力したパルスをパルス幅より長い時定
数で積分し、第３図（ｂ）に示すようにピーク値をホー
ルドして、信号処理装置８で、第３図（ｃ）に示す変換
時間でA/D変換し、表示装置９に出力するものである。
信号処理装置８はA/D変換が終わると前記積分器16をリ
セットして、次のパルスを入力できるようにしている。
前記積分器16は光パルスの全エネルギを求めてピークホ
ールドしてこれを信号処理装置８でA/D変換するため、
従来のように光パルスのピーク値を信号処理装置でA/D
変換したものに比べS/Nが著しく向上する。
数で積分し、第３図（ｂ）に示すようにピーク値をホー
ルドして、信号処理装置８で、第３図（ｃ）に示す変換
時間でA/D変換し、表示装置９に出力するものである。
信号処理装置８はA/D変換が終わると前記積分器16をリ
セットして、次のパルスを入力できるようにしている。
前記積分器16は光パルスの全エネルギを求めてピークホ
ールドしてこれを信号処理装置８でA/D変換するため、
従来のように光パルスのピーク値を信号処理装置でA/D
変換したものに比べS/Nが著しく向上する。
受信された光パルスは、第３図（ａ）の実線で示す波形
のようになる。既に説明したように、モーダルノイズに
より、光パルスの波高値VPは不安定となり、任意の時刻
T1，T2，・・・Tnで得られる受信パルス列の各パルス波
形S1，S2，・・・Snは一定ではない。しかし、受信した
センサ信号パルスの積分を第３図に示すタイミングによ
り行えば、その受信パワーの不安定さはなくなり、第３
図（ａ）の破線部のように、平均化された受光パワーV
D1〜DDnが得られる。
のようになる。既に説明したように、モーダルノイズに
より、光パルスの波高値VPは不安定となり、任意の時刻
T1，T2，・・・Tnで得られる受信パルス列の各パルス波
形S1，S2，・・・Snは一定ではない。しかし、受信した
センサ信号パルスの積分を第３図に示すタイミングによ
り行えば、その受信パワーの不安定さはなくなり、第３
図（ａ）の破線部のように、平均化された受光パワーV
D1〜DDnが得られる。
以上の動作によって、モーダルノイズの影響を除去する
ことができる。
ことができる。
なお、本実施例では、光−電気変換素子で光パルスを電
気パルスに変換して積分器で積分するようにしている
が、光パルスを直接積分器で積分してもよく、また電気
パルスをA/D変換する前に積分器で積分するようにした
が、A/D変換した後、積分操作をするようにしても差し
支えない。
気パルスに変換して積分器で積分するようにしている
が、光パルスを直接積分器で積分してもよく、また電気
パルスをA/D変換する前に積分器で積分するようにした
が、A/D変換した後、積分操作をするようにしても差し
支えない。
以上に説明したように、本発明においては、光センサか
らのパルス信号を積分操作して光パルスの全エネルギを
求め、これをセンサ信号とするようにしている。このた
め、モーダルスノイズの影響を除去することができ、干
渉性の光源を用いてもS/N比を損なうことがなく、高精
度に計測信号を検出できる。また、本発明では、光回路
部品に複雑な構成を付加することなく簡単に光センサ装
置を構成することができる。
らのパルス信号を積分操作して光パルスの全エネルギを
求め、これをセンサ信号とするようにしている。このた
め、モーダルスノイズの影響を除去することができ、干
渉性の光源を用いてもS/N比を損なうことがなく、高精
度に計測信号を検出できる。また、本発明では、光回路
部品に複雑な構成を付加することなく簡単に光センサ装
置を構成することができる。
第１図は本発明の実施例の構成を示すブロック図、第２
図は第１図における積分器の部分の詳細を示す回路図、
第３図は実施例における各部の動作を示す波形図、第４
図は従来の提案による光センサ装置のブロック図、第５
図は従来における光センサ出力例を示す波形図である。 1:電気パルス発生器、2:光送信器 3:光ファイバ、4:方向性結合器 5:遅延線、6:光受信器 7:増幅器、8:信号処理装置 9:表示装置 10a,10b,・・・10n:方向性結合器 11a,11b,・・・11n:分岐光線路 12a,12b,・・・12n:方向性結合器 13a,13b,・・・13n:光センサ 14a,14b,・・・14n:光ファイバ線路 15a,15b,・・・15n:光ファイバ線路 16:積分器 17:A/D変換器
図は第１図における積分器の部分の詳細を示す回路図、
第３図は実施例における各部の動作を示す波形図、第４
図は従来の提案による光センサ装置のブロック図、第５
図は従来における光センサ出力例を示す波形図である。 1:電気パルス発生器、2:光送信器 3:光ファイバ、4:方向性結合器 5:遅延線、6:光受信器 7:増幅器、8:信号処理装置 9:表示装置 10a,10b,・・・10n:方向性結合器 11a,11b,・・・11n:分岐光線路 12a,12b,・・・12n:方向性結合器 13a,13b,・・・13n:光センサ 14a,14b,・・・14n:光ファイバ線路 15a,15b,・・・15n:光ファイバ線路 16:積分器 17:A/D変換器
フロントページの続き (72)発明者 床並 孝三 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (72)発明者 杉井 隆造 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (72)発明者 堀 浩一 福岡県北九州市八幡西区大字藤田2346番地 株式会社安川電機製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−262058（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−16463（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】干渉性光源を有する光パルス発生器と、こ
の光パルス発生器より出力される光パルスを伝送する光
ファイバと、この光ファイバを介して伝送される光パル
スを透過又は反射させる光センサとを備え、該光センサ
に透過又は反射させた光パルスを受光装置に受光して光
センサに作用する外部の物理的電気的変化を計測するよ
うにした光センサ装置において、前記受光装置において
受信したセンサ信号を積分してパルスの全エネルギを求
め、これをセンサ信号とする積分手段を備えたことを特
徴とする光センサ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235743A JPH07104365B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | 光センサ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62235743A JPH07104365B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | 光センサ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6478169A JPS6478169A (en) | 1989-03-23 |
| JPH07104365B2 true JPH07104365B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=16990564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62235743A Expired - Lifetime JPH07104365B2 (ja) | 1987-09-19 | 1987-09-19 | 光センサ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104365B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054436A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Topcon Corp | 植物用センサ装置 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6586953B1 (en) | 1998-02-05 | 2003-07-01 | Advantest Corporation | Optically driven driver, optical output type voltage sensor, and IC testing equipment using these devices |
| DE19882306T1 (de) * | 1998-02-05 | 2000-04-27 | Advantest Corp | Strommessverfahren, Stromsensor und unter Verwendung des Stromsensors arbeitendes IC-Testgerät |
| US11774564B2 (en) * | 2020-02-06 | 2023-10-03 | Aptiv Technologies Limited | Low-cost readout module for a lidar system |
-
1987
- 1987-09-19 JP JP62235743A patent/JPH07104365B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010054436A (ja) * | 2008-08-29 | 2010-03-11 | Topcon Corp | 植物用センサ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6478169A (en) | 1989-03-23 |
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