JPS6314305B2 - - Google Patents
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- JPS6314305B2 JPS6314305B2 JP54071281A JP7128179A JPS6314305B2 JP S6314305 B2 JPS6314305 B2 JP S6314305B2 JP 54071281 A JP54071281 A JP 54071281A JP 7128179 A JP7128179 A JP 7128179A JP S6314305 B2 JPS6314305 B2 JP S6314305B2
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 25
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 12
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 8
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
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Classifications
-
- 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
- G01D5/32—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/344—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 with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被計測量によつて光の偏波状態が変化
することを利用した光学的センジングシステムに
関する。
することを利用した光学的センジングシステムに
関する。
化学プラントでの本質安全防爆性、電力設備な
どでの耐誘導雑音性等の要求を満足する計測手段
として、光学的なセンジングシステムが注目され
ている。この光学的センジングシステムとして、
被計測量で光の偏波状態を変化させる方式は、電
圧測定での電気光学効果、磁場測定でのフアラデ
ー効果、温度測定での複屈折、旋光などの形態で
有力な手法である。
どでの耐誘導雑音性等の要求を満足する計測手段
として、光学的なセンジングシステムが注目され
ている。この光学的センジングシステムとして、
被計測量で光の偏波状態を変化させる方式は、電
圧測定での電気光学効果、磁場測定でのフアラデ
ー効果、温度測定での複屈折、旋光などの形態で
有力な手法である。
しかるに従来の技術では、遠隔計測に用いる光
フアイバ伝送系の損失が、光フアイバの伝送損失
の変動や光コネクタの損失変動などによつて変動
するため、測定精度を高めることが困難であつ
た。以下この従来技術の難点について具体例によ
り簡単に説明する。第１図は電気光学効果による
電圧測定システムの模式図である。計測制御室等
におかれた光源１から光フアイバ２により計測点
まで光が伝送される。光フアイバ２からの光は光
コネクタ３を介してコリメート光学系４により平
行光束に変換され、偏光子５で１つの偏光成分を
とり、電気光学結晶６に導びかれる。端子７には
被計測電圧が加えられ、光は電気光学効果で楕円
偏波に変化する。この光は検光子８で直交する２
つの偏光成分に分離され、その比から被計測電圧
が求められる。
フアイバ伝送系の損失が、光フアイバの伝送損失
の変動や光コネクタの損失変動などによつて変動
するため、測定精度を高めることが困難であつ
た。以下この従来技術の難点について具体例によ
り簡単に説明する。第１図は電気光学効果による
電圧測定システムの模式図である。計測制御室等
におかれた光源１から光フアイバ２により計測点
まで光が伝送される。光フアイバ２からの光は光
コネクタ３を介してコリメート光学系４により平
行光束に変換され、偏光子５で１つの偏光成分を
とり、電気光学結晶６に導びかれる。端子７には
被計測電圧が加えられ、光は電気光学効果で楕円
偏波に変化する。この光は検光子８で直交する２
つの偏光成分に分離され、その比から被計測電圧
が求められる。
しかるに遠隔計測では、各々結合光学系９，１
０によつて光フアイバ２′，２″に結合され、計測
制御室等まで伝送後、光検出器１１，１２で電気
信号に変換して演算器１３で被計測電圧が算出さ
れる。このため光伝送路２′，２″に挿入される光
コネクタ３を含めた伝送損失変動の不平衡が誤差
となる。
０によつて光フアイバ２′，２″に結合され、計測
制御室等まで伝送後、光検出器１１，１２で電気
信号に変換して演算器１３で被計測電圧が算出さ
れる。このため光伝送路２′，２″に挿入される光
コネクタ３を含めた伝送損失変動の不平衡が誤差
となる。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、伝
送損失変動による精度への制約を除去した高精度
の光学的センシングシステムを提供することを目
的とする。
送損失変動による精度への制約を除去した高精度
の光学的センシングシステムを提供することを目
的とする。
本発明は、上述の検光子８で分離した２つの偏
光成分にラベルをつけ、一本の光フアイバで多重
伝送することにより従来の技術的困難を克服する
ようにしたものである。
光成分にラベルをつけ、一本の光フアイバで多重
伝送することにより従来の技術的困難を克服する
ようにしたものである。
以下図面を参照して本発明を詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例を示した図で、電気
光学効果による電圧遠隔計測システムへの適用例
を示したものである。図中発振器２１，２２は
各々発振周波数1、2を有し、光源２３を強度変
調する。この２つの周波数で強度変調された光は
光フアイバケーブル２４で計測点まで伝送され
て、コリメートレンズ２５で平行光束となり、偏
光子２６、電気光学結晶２７に導びかれる。端子
２８には被計測電圧が加えられ、その結果光は電
気光学効果で楕円偏光に変換されて検光子２９で
２つの直交偏波成分に分離される。ここでこの２
つの成分には、1、2なる変調周波数成分が同時
に含まれている。
光学効果による電圧遠隔計測システムへの適用例
を示したものである。図中発振器２１，２２は
各々発振周波数1、2を有し、光源２３を強度変
調する。この２つの周波数で強度変調された光は
光フアイバケーブル２４で計測点まで伝送され
て、コリメートレンズ２５で平行光束となり、偏
光子２６、電気光学結晶２７に導びかれる。端子
２８には被計測電圧が加えられ、その結果光は電
気光学効果で楕円偏光に変換されて検光子２９で
２つの直交偏波成分に分離される。ここでこの２
つの成分には、1、2なる変調周波数成分が同時
に含まれている。
次に一方の偏光成分３０から2なる変調成分を
除去する。この手段として光学的遅延フイルタと
称すべき方式を用いる。すなわち3dBカプラ３２
により偏光成分３０を２等分し、その一方のビー
ム３４を反射鏡３５，３６を介して3dBカプラ３
７に達せしめ、他方のビーム３３との間に遅延時
間τを生ぜしめる。ここでτ＝（2n＋１）／22
（ｎ＝０、１、２………） と選ぶと、変調周波数成分2は3dBカプラ３７に
おいて逆相で加算され、消滅する。このとき、遅
延時間τを光源２３のコヒーレンス時間より十分
長いという条件、ないしは多重モード条件で位相
関係がランダム化された条件では、3dBカプラ３
７での加算はインコヒーレント加算となり、変調
波成分での干渉井外の干渉による不安定性は生じ
ない。
除去する。この手段として光学的遅延フイルタと
称すべき方式を用いる。すなわち3dBカプラ３２
により偏光成分３０を２等分し、その一方のビー
ム３４を反射鏡３５，３６を介して3dBカプラ３
７に達せしめ、他方のビーム３３との間に遅延時
間τを生ぜしめる。ここでτ＝（2n＋１）／22
（ｎ＝０、１、２………） と選ぶと、変調周波数成分2は3dBカプラ３７に
おいて逆相で加算され、消滅する。このとき、遅
延時間τを光源２３のコヒーレンス時間より十分
長いという条件、ないしは多重モード条件で位相
関係がランダム化された条件では、3dBカプラ３
７での加算はインコヒーレント加算となり、変調
波成分での干渉井外の干渉による不安定性は生じ
ない。
他の偏光成分３１は、反射鏡３９をへて光４０
となり、偏光子４１で光３８と合波されて結合光
学系４２、ネクタ４３をもつて光フアイバケーブ
ル４４に結合され光コネクタ４５を介して光検出
器４６に伝送され、電気信号に変換される。
となり、偏光子４１で光３８と合波されて結合光
学系４２、ネクタ４３をもつて光フアイバケーブ
ル４４に結合され光コネクタ４５を介して光検出
器４６に伝送され、電気信号に変換される。
こうして得られた電気信号は次に分波フイルタ
４７によつて変調周波数成分1、2に分岐され、
各々検波器４８，４９で整流され、演算器５０に
送られる。演算器５０はこれらの信号を受け、1
成分に対する2成分の比から被計測電圧を算出す
る。
４７によつて変調周波数成分1、2に分岐され、
各々検波器４８，４９で整流され、演算器５０に
送られる。演算器５０はこれらの信号を受け、1
成分に対する2成分の比から被計測電圧を算出す
る。
この方式では、変調周波数成分1は２つの直交
偏光の光電力和を担つており、変調周波数成分2
は一方の偏光成分のみを担つている。従つて演算
器５０での演算は、 被計測電圧＝定数 ×arc sin（2成分／1成分） 又は、 被計測電圧＝定数 ×arc cos（2成分／1成分） であり、光コネクタ４３，４５等を含む返送用の
光フアイバ伝送系の伝送損失変動の影響を除去す
ることができ、高精度の計測が可能になる。
偏光の光電力和を担つており、変調周波数成分2
は一方の偏光成分のみを担つている。従つて演算
器５０での演算は、 被計測電圧＝定数 ×arc sin（2成分／1成分） 又は、 被計測電圧＝定数 ×arc cos（2成分／1成分） であり、光コネクタ４３，４５等を含む返送用の
光フアイバ伝送系の伝送損失変動の影響を除去す
ることができ、高精度の計測が可能になる。
以上述べたように本発明は、２つの周波数1、
2で強度変調された光の偏波状態を被計測量で変
化させ、検光子によつて直交する２つの偏光に分
離し、一方の偏光に含まれる2なる変調周波数成
分を除去した後、これら２つの直交する偏光を合
成して１本のフアイバに結合して受信端まで伝送
し、受信端では光検出器で電気信号に変換した後
フイルタで変調周波数1、2を分離して、変調周
波数1の検波出力に対する高調周波数2の検波出
力の比から被計測量を求めるようにしたものであ
る。
2で強度変調された光の偏波状態を被計測量で変
化させ、検光子によつて直交する２つの偏光に分
離し、一方の偏光に含まれる2なる変調周波数成
分を除去した後、これら２つの直交する偏光を合
成して１本のフアイバに結合して受信端まで伝送
し、受信端では光検出器で電気信号に変換した後
フイルタで変調周波数1、2を分離して、変調周
波数1の検波出力に対する高調周波数2の検波出
力の比から被計測量を求めるようにしたものであ
る。
従つて本発明によれば計測点側にアクテイブな
素子もしくは小振幅電気信号を取扱う素子を設け
ることなく、伝送損失変動の影響を除去した高精
度の遠隔計測が実現できる。
素子もしくは小振幅電気信号を取扱う素子を設け
ることなく、伝送損失変動の影響を除去した高精
度の遠隔計測が実現できる。
前述の実施例では光遅延を古典的な光学系で実
現したが、光フアイバ、マイクロオプテイツク素
子ないし光集積化素子によつて構成できることは
言うまでもない。さらに偏波状態の変化は導波路
内のTE、TM波の結合変換も含むことも言うま
でもない。
現したが、光フアイバ、マイクロオプテイツク素
子ないし光集積化素子によつて構成できることは
言うまでもない。さらに偏波状態の変化は導波路
内のTE、TM波の結合変換も含むことも言うま
でもない。
また実施例では電圧計測の例を述べたが、複屈
折、旋光性の温度依存性による温度計測、光弾性
効果による圧力、歪計測、フアラデー効果による
磁場計測等にも同様に適用することができる。
折、旋光性の温度依存性による温度計測、光弾性
効果による圧力、歪計測、フアラデー効果による
磁場計測等にも同様に適用することができる。
第１図は従来の光学的センジングシステムを示
す図、第２図は本発明の一実施例を示す図であ
る。 ２１，２２……発振器、２３……光源、２５…
…コリメータ、２４，４４……光フアイバケーブ
ル、２６，４１……偏光子、２７……電気光学結
晶、２８……被計測電圧供給端子、２９……検光
子、３５，３６，３９……反射鏡、３２，３７…
…3dBカプラ、４２……結合光学系、４６……光
検出器、４７……分波フイルタ、４８，４９……
検波器、５０……演算器。
す図、第２図は本発明の一実施例を示す図であ
る。 ２１，２２……発振器、２３……光源、２５…
…コリメータ、２４，４４……光フアイバケーブ
ル、２６，４１……偏光子、２７……電気光学結
晶、２８……被計測電圧供給端子、２９……検光
子、３５，３６，３９……反射鏡、３２，３７…
…3dBカプラ、４２……結合光学系、４６……光
検出器、４７……分波フイルタ、４８，４９……
検波器、５０……演算器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ２つの周波数1、2で強度変調された光の偏
波状態を被計測量で変化させ、検光子によつて互
いに直交する第１及び第２の偏光に分離し、第１
の偏光に含まれる2なる変調周波数成分を除去し
た後再び前記第１及び第２の偏光を合波して１本
の光フアイバケーブルに結合して受信端まで伝送
し、光検出器によつて電気信号に変換した後フイ
ルタによつて変調周波数成分1、2を分離し、変
調周波数1の検波出力に対する変調周波数2の検
波出力の比から前記被計測量を求めるようにした
ことを特徴とする光学的センシングシステム。 ２ 前記第１の偏光を２つに分岐して伝搬時間差
１／（22）ないしはその奇数倍を与えた後再び
合波する光学的遅延フイルタによつて前記2なる
変調周波数成分を除去することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の光学的センシングシステ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7128179A JPS55164335A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Optical sensing system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7128179A JPS55164335A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Optical sensing system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55164335A JPS55164335A (en) | 1980-12-22 |
| JPS6314305B2 true JPS6314305B2 (ja) | 1988-03-30 |
Family
ID=13456162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7128179A Granted JPS55164335A (en) | 1979-06-08 | 1979-06-08 | Optical sensing system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55164335A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59145977A (ja) * | 1984-02-03 | 1984-08-21 | Hitachi Ltd | 磁界測定装置 |
| ES2427262T3 (es) | 2007-05-03 | 2013-10-30 | Diversey, Inc. | Herramienta y método de mantenimiento de suelos |
-
1979
- 1979-06-08 JP JP7128179A patent/JPS55164335A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55164335A (en) | 1980-12-22 |
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