JPS6152800A - 光フアイバ−計測装置 - Google Patents

光フアイバ−計測装置

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JPS6152800A
JPS6152800A JP17559384A JP17559384A JPS6152800A JP S6152800 A JPS6152800 A JP S6152800A JP 17559384 A JP17559384 A JP 17559384A JP 17559384 A JP17559384 A JP 17559384A JP S6152800 A JPS6152800 A JP S6152800A
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JP
Japan
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light
optical fiber
optical
electro
effect element
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Pending
Application number
JP17559384A
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English (en)
Inventor
永尾 俊繁
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は光の偏光を応用して物理量を測定する装置に
おいて光信号の伝送のために光ファイバーを使用した光
ファイバー計測装置に関するものである。
〔従来、の技術〕
−第3図は従来の装置を示すブロック図で光弾性素子に
より圧力センサを構成した例を示す。図において、(1
)は光源、(2)は光ファイバー、(31はマイクロレ
ンズ、(41は偏光子、(5)は光弾性素子、(6)は
A波長板、(7)は検光子、181 、 +91はそれ
ぞれマイクロレンズ、+101 、旧)はそれぞれ光フ
ァイバ、eta 、 (131はそれぞれ先受1き器、
C119は加算器、9日は減算器、←Qは割算器である
光源il+から出射された光は光ファイバー(21ヲ伝
達シ、マイクロレンズ(31でコリメートされ、偏光子
(41で直線偏向に変換され光弾性素子+51に入射さ
れる。光弾性素子(5)はその−面に被測定圧力が加え
られるようになっており、その加えらルた圧力により複
屈折現象が生ずる。911えは光弾性素子(5]1が等
方性媒体であるとすると、圧力方向の屈折率と、それに
垂直な2方向の屈折率が異なる(すなわち光の速度が異
なる)ようになる。したがって圧力方向に電界成分をも
つ光と、それに垂直な電界成分金もつ光が光弾性素子(
5)に同時に入射すると、庵の出力端では位相差を生ず
る。例えば偏光子(41の出力の直線偏光された光が、
それらの軸(すなわち光弾性素子(51に圧力が加′見
られる方向を示す軸と、この輔に垂直七光の進行方向に
直角な平面内にある@I)に対して45°の角度の偏光
方向で光デIL性素子(5)に入射されると、この光弾
゛性素子(51の出力光は圧力に応じた楕円傭光菱なる
。この全円偏光となった光がA波長板(6]で更に90
’の位相差が与えられて先幕的なバイアスがかけられ、
検光子(71で互いに垂直な偏向2成分に分岐し、それ
ぞれの成分光をマイクロレンズt8i : (91でそ
れぞれ集光し、光ファイバーno+ 、 i’uによっ
て伝送して光受信器aa 、 Oでそれぞれ光電嫉換す
る。これら光受信機α2.α3)の出力の和と差金加算
器α4と減算器αυで算出し、両者の比を割算器αQで
算出することによって、光臨の光パワーの一動ならびに
光源′@II光ファイバー(21の中の損失の変vJめ
影響ヲ受けることなく、光弾性素子(5)に加えられる
圧力に比例した出力を得ることができる。
なお、以上は感知素子として光弾性素子を用いて圧力を
計測する場合について述べたが、感知素子としてファラ
デー素子やポッケルス素子を用いて磁界や電界を計測す
る場合も同様である。
〔発明が解決し二うとする問題点〕
従来の装置nは以上のように構成されてい為ので光ファ
イバーtlOi +、:’(tυにおける光の伝送損失
が同一でない場合には、これが測定誤差の原因となると
いう問題点があった。
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもの
で、光源及び光の伝送系における変動が測定誤差の原因
となることのない光ファイバー計測装置全提供すること
を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明では、基準となる光信号と被測定物理量を表す
光信号とを同一の光ファイバーにより伝送するようにし
て光の伝送系における変動が測定誤差の原因とならない
ようにした。
更に又、この出願による別の発明では、単一の光ファイ
バー伝送装置を光の往路伝送と復路伝送とに利用するこ
とによって装置の部品点数全減縮した。
〔作用〕
すなわち、直線偏光した光を光弾性素子のような光学変
調素子に入力する前に通気光学効果素子を通過させ、こ
の通気光学効果素子に一定振幅一定周波数の変調信号全
卵えておくと、この変調信号と上記光学変調素子による
変調信号とを同時に搬送する光信号が同一の光ファイバ
ー伝送装置により伝送されることになる。この伝送され
た光信号全電気信号に変換した上で上記一定周波数の1
5号だけ全抽出し、この一定周波数の信号の振幅を基準
にして光学変調素子による変調信号を表すことにより、
光源や光の伝送系における変動が測定誤差の原因になら
ないようにした。
また、別の発明では光0スと電気光学素子との間に偏光
ビームスプリッタ−を入れ、また、光弾性素子のような
光学変調素子の終端に反射膜を設けて光を反射させるこ
とにより、単一の元ファイバー伝送装置を光の往路伝送
と復路伝送とに利用できるようにした。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例金示すブロック図であって
、第3図と同一符号は相当部分全売し、(3a)、(3
b)、(3c)、(3d)はそれぞれマイクロレンズ、
鰭は一定電圧一定周波数の交流電圧源、(181は通気
光学効果素子% (1!J 、 +21J)はそれぞれ
偏波面保存形光ファイバー、(21)は検光子、  (
22)は光電変換器、(23)はフィルタ、(24ンは
整流器、(25)は増幅器である。
次に第1図に示す装置の動作について説明する。
光源(1)からの光は偏光子(41によって直線偏光さ
れて通気光学効果素子(181に入力する。この場合偏
光子(4)による直線偏光の方向を電気光学素子素子賭
の電界方向に対して45°の角度に設定しておく。
′″L気光学効:ti+u111Kl’;を交iAt、
蔦1“1”゛ら−0”   1幅、一定周波数の交流電
圧が印加されており、通過光はこの電圧による電界方向
の偏光成分とそれに直角な方向の偏光成分とによってそ
れぞれ異なる位相差が与えられる。偏光子(41による
直線偏光の方向が通気光学効果素子(18)の電界方向
に対して45°の角度上しているので、上記偏光の2成
分はとなる。ここに(IJQは光の角周波数、Eiは偏
光子(41からの出力光の電界の振幅である。
通気光学効果素子(181の印加電圧t’ Vrsin
 (ωt)とすれば、電気光学素子素子囮を通過後のe
z酸成分ey酸成分の位相をex酸成分位相を基準にし
て表わすと であり、Vπはez (!: eyの位相差をπとする
ため通気光学効果素子(1&に加えるべき電圧(半波長
電圧という)である。
式(2)に示す光が磁波長板(6)全通過すると、通過
後の光は となる。この光をマイクロレンズ(3a)で集光し、偏
波面保存形光ファイバー(1!J k ;nl して伝
送し、マイクロレンズ(3b)でコリメート(coll
i rnate )して光弾性素子(5)に入射する。
光ファイバー鰺とマイクロレンズ(3a)、(3b) 
f含んで光ファイバー伝送装置ということにし、その伝
送効率(光パワー比で表す)fcβ1とする。
β1 は光ファイバー(i値の機械的変形によって変化
する。光弾性素子(51では印加された圧力Pに比レリ
した位相差a、が生ずる。
ここにP7rFi位相差πを生じさせる圧力の値で半波
長圧力という。
光弾性素子+51 k出た光はマイクロレンズ(3c)
で集光されて偏波面保存形光ファイバーのを通して伝送
され、マイクロレンズ(3d)でコリメートされて検光
子(21) K入射される。(3c)、(20)、(3
d)で+1・T成される光ファイバー伝送装置の伝送効
率全β2とする。
偏波面保存形光ファイバー(Ll 、 +201は偏光
成分へ。
ey  ’、1それぞれ独立に伝送するので、検光子(
21)の入射点で、ex酸成分位相全基準にするととな
る。検光子(21)の偏光面金偏光子(4)の偏光面と
同じ角度に設置すると、検光子(21)全通過した光パ
ワー10はa全定数として となる。但し1.=aE1  である。
θくくπの領域では5inaキθであるから、式(7)
から を得、これに式+31 、 +51 全代入するとを得
る。
式(9)で表される光パワーが光電変換器(22)に入
力して電気信号に変換されるのであるが、光電変換器(
22)では、入力した元パワーに比例する電圧が出力さ
れるとし、その比測定’&1. kηとす′rLば、出
力電圧V。は 電圧V。の中には角周波数ωの成分V。l とそれ以外
の成分V。2とがおるので、これをフィルター(23)
によって分離すると となる。vo1’を整流器(24)によりピーク検波す
るとその出力Vo 1p  は となる。
割算器(IQにおいてV。2//Vo1pの割り算全行
えば、その藺v3  は ら 式住囚から によジv3  からPを算出することができる。
増幅器(25)は割算器αQからV3 k入力して式α
→の演算をアナログ演算回路で行いPの値を出力する。
以上説明したように、この発明によれば、光ファイバー
の伝送効率β□、β2の変動が出力に現われないので、
圧力Pk梢度よく測定することができる。
第2図はこの出願゛の他の発明の一災施例を示すブロッ
ク図であって第1図と同一符号は同−又は相当する部分
を示し、同様に動作するので、その説明全省略する。(
26)は偏光ビームスプリッタ−1(27)は3波長板
であり、(50)は牙1図の光弾性素子(5)に相当す
る光弾性素子であるがその端面に反射膜(51)が取付
けられており、光はここで反射されて再び光弾性素子(
50)内及び(3b)、(19)、(3a)で構成する
光ファイバー伝送装置、ならびにイ波長板(27)及び
電気光学素子(18iを経て偏光ビームスプリッタ−(
26)に入るので、寛気光学効果累子(18)1、)8
波長板(27)、光弾性素子(50)では往復路ンこお
いて偏光面の回転作用全骨け、端波長板(27)は第1
図の%波長板(6)と同様の作用金する。
また、偏光ビームスプリッタ−(26)は光源(1)か
らの光に対して’t’i (Iiii光子として作用す
るので、第1図の偏光子(4)に相当し、反射膜(51
)で反射されて偏光面保存形光ファイバーf191経て
入射される復路光に対しては検光子として働き、それま
でに生じた位相差が光電変換器(22)の入力光として
反射する光の強度に変換されるので、第1図について説
明したと同1.;p、、式(1→によって示される圧力
P全算出することができる。
第2図に示す装置は第1図に示す装置に比し、同一のフ
ァイバー全往復路に用いるため、部品点数が少くなり、
また、光弾性素子、通気光学効果素子全2回通すので斐
調1比が大きくなるという利点がある、 〔発明の効果〕 この発明は以上説明したとおり、通気光学効果素子によ
り一定周波数、一定振幅の交流%圧で偏光面回転を行い
、これ定基準信号として光ファイバーの機械的変動によ
る伝送効率の変動の影響を除去することができるので、
測定対象の物理−Nkを正確に測定することができ、ま
た、光受信器が1個ですむという利点があり、更にこの
出願の第2の発明によれば、部品点数全一層減少し装置
を小形に構成することができる。
なお、この発明の実施例として測定対象の物理量が圧力
である場合金示したが、ポッケルス効果全利用した電圧
測定やファラデー効果全利用した磁界測定にも適用可能
である。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第2図
はこの出願の他の発明の一冥施す1]全示すフロック図
、第3図は従来の装置金示すブロック図である。 図において、111は光妹、(41は偏光子、i51 
、 (50)はそれぞれ光弾性素子、(6)はA波長板
、tleは割算器、(17)は交流電圧源、(1&は通
気光学効果素子、(1!J) 、    y(2olは
それぞれ偏波面保存形光ファイバー、(21)は検光子
、(22)は光電変換器、(23)はフィルター、(2
4)は整流器、(25)は増幅器、(26)は1扁ブ0
ビームスプリツタ、(27)は4波長板、(51)は反
射膜である。 尚、各図中同一符号は同−又は相当部分金示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光を発生する光源、この光源からの光を直線偏光
    に変換する偏光子、この偏光子の出力光を位相変調する
    電気光学効果素子、この電気光学効果素子に変調信号と
    して一定振幅一定周波数の交流電圧を印加する手段、上
    記電気光学効果素子からの出力光に光学的バイアスを与
    える1/4波長板、この1/4波長板からの出力光を伝
    送する偏波面保存形光ファイバーを有する光ファイバー
    伝送装置、この光ファイバー伝送装置で伝送された光が
    入射され、この入射された光に対し、被測定物理量に応
    じた複屈折変化によって位相変調を与える光学変調素子
    、この光学変調素子を通過した光を伝送する偏波面保存
    形光ファイバーを有する光ファイバー伝送装置、この光
    ファイバー伝送装置で伝送された光が入射される検光子
    、この検光子を通過した光をその光の強さに比例する電
    気信号に変換する光電変換器、この光電変換器の出力の
    電気信号を上記通気光学効果素子の変調信号の周波数で
    ある上記一定周波数の信号成分とそれ以外の信号成分と
    に分離するフィルター、このフィルターの出力のうち上
    記一定周波数の信号成分の大きさに対する上記それ以外
    の信号成分の大きさの比を求める処理回路を備えた光フ
    ァイバー計測装置。
  2. (2)光を発生する光源、この光源からの光を直線偏光
    にして透過しかつこの光源からの光の方向に反対の方向
    から入射する直線偏向の光を反射する偏光ビームスプリ
    ッター、この偏光ビームスプリッターを透過した光を位
    相変調する電気光学効果素子、この電気光学効果素子に
    変調信号として一定振幅一定周波数の交流電圧を印加す
    る手段、上記電気光学効果素子からの出力光に光学的バ
    イアスを与える1/8波長板、この1/8波長板からの
    出力光を伝送する偏光面保存形光ファイバーを有する光
    ファイバー伝送装置、この光ファイバー伝送装置で伝送
    された光が入射され、この入射された光に対し、被測定
    物理量に応じた複屈折変化によって位相変調を与える光
    学変調素子、この光学変調素子を通過した光を反射して
    この光学変調素子内を逆に通過し上記光ファイバ伝送装
    置、上記1/8波長板、上記電気光学効果素子をそれぞ
    れ逆に通過して上記偏光ビームスプリッターに入射して
    反射させる手段、上記偏光ビームスプリッターの反射光
    が入射されその入射光の強さに比例する電気信号に変換
    する光電変換器、この光電変換器の出力の電気信号を上
    記電気光学効果素子の変調信号の周波数である上記一定
    周波数の信号成分とそれ以外の信号成分とに分離するフ
    ィルター、このフィルターの出力のうち上記一定周波数
    の信号成分の大きさに対する上記それ以外の信号成分の
    大きさの比を求める処理回路を備えた光ファイバー計測
    装置。
JP17559384A 1984-08-21 1984-08-21 光フアイバ−計測装置 Pending JPS6152800A (ja)

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JP (1) JPS6152800A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6308624B1 (en) 1998-09-14 2001-10-30 Sumitomo Rubbers Industries, Limited Method of producing a compressible layer for a printing blanket
JP2007139740A (ja) * 2005-10-20 2007-06-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 光ファイバ偏波変動検知装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6308624B1 (en) 1998-09-14 2001-10-30 Sumitomo Rubbers Industries, Limited Method of producing a compressible layer for a printing blanket
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