JPH0345328B2 - - Google Patents
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- JPH0345328B2 JPH0345328B2 JP56043120A JP4312081A JPH0345328B2 JP H0345328 B2 JPH0345328 B2 JP H0345328B2 JP 56043120 A JP56043120 A JP 56043120A JP 4312081 A JP4312081 A JP 4312081A JP H0345328 B2 JPH0345328 B2 JP H0345328B2
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- Japan
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- optical fiber
- optical
- optical resonator
- electrical
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- 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
- G01D5/353—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 influencing the transmission properties of an optical fibre
- G01D5/35303—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 influencing the transmission properties of an optical fibre using a reference fibre, e.g. interferometric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K5/00—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material
- G01K5/48—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid
- G01K5/50—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction
- G01K5/52—Measuring temperature based on the expansion or contraction of a material the material being a solid arranged for free expansion or contraction with electrical conversion means for final indication
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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- Optical Transform (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、周囲温度、圧力、振動、電磁界強
度、音波、化学反応等の種々の物理的変化量を光
学的に検出する物理的変化検出方法に関するもの
である。
度、音波、化学反応等の種々の物理的変化量を光
学的に検出する物理的変化検出方法に関するもの
である。
現在、周囲温度、圧力、振動等の物理的変化量
を検出する種々の検出器が用いられている。しか
し、従来技術の検出器は、一般に、電気的測定方
式を用いているのでケーブル、トランス等の電磁
誘導によつて発生する内外の雑音により測定誤差
が発生し易く、また金属を使用しているので電気
的絶縁破壊のような非測定系に対する悪影響を生
ずる欠点があつた。
を検出する種々の検出器が用いられている。しか
し、従来技術の検出器は、一般に、電気的測定方
式を用いているのでケーブル、トランス等の電磁
誘導によつて発生する内外の雑音により測定誤差
が発生し易く、また金属を使用しているので電気
的絶縁破壊のような非測定系に対する悪影響を生
ずる欠点があつた。
これらの欠点を回避するため、光フアイバの長
さが周囲温度等の物理的変化によつて変化するの
を利用して光フアイバーの両端面に反射膜が施さ
れたフアブリー・ペロー型光共振器を用いて物理
的変化を検出することが考えられる。
さが周囲温度等の物理的変化によつて変化するの
を利用して光フアイバーの両端面に反射膜が施さ
れたフアブリー・ペロー型光共振器を用いて物理
的変化を検出することが考えられる。
しかし、このフアブリー・ペロー型光共振器で
物理的変化を検出する場合その変化自体を検出す
ることはできてもその向きを検出することができ
ない。
物理的変化を検出する場合その変化自体を検出す
ることはできてもその向きを検出することができ
ない。
本発明の目的は、物理的変化及びその向きを高
い精度で確実に検出することができる物理的変化
検出方法を提供することにある。
い精度で確実に検出することができる物理的変化
検出方法を提供することにある。
本発明の実施例を図面を参照して詳細にのべる
と、第１図は本発明の方法に用いられる物理的変
化検出装置１０を系統的に示し、この検出装置は
所定長さのシングル又は複数モード光フアイバー
１２とその両端面に形成された反射膜１４，１
４′とから成るフアブリー・ペロー型光共振器１
６を備えている。光フアイバー１２はコア１２ａ
とクラツド１２ｂと被覆１２ｃとから成つている
が、この光フアイバーの伝搬モードはシングルモ
ードである場合はコア径はきわめて小さい。反射
膜１４，１４′はSiO2とTiO2を交互に蒸着等によ
つて付着した誘電体多層膜であるのが好ましい。
これらの反射膜は光フアイバー１２のコア１２ａ
とクラツド１２ｂとの端面に施される。光フアイ
バー１２の長さＬは測定対象によつて数mmから数
Kmの間とし、また反射膜１４，１４′の反射率は
10〜100％とする。このような光フアイバーから
成るフアブリー・ペロー型共振器は一方の端面か
らレーザ光が入射すると、反射膜１４，１４′の
半径ｄ、光フアイバーの長さＬ及び光の波長λに
一定の関係が成立すれば共振が発生する。
と、第１図は本発明の方法に用いられる物理的変
化検出装置１０を系統的に示し、この検出装置は
所定長さのシングル又は複数モード光フアイバー
１２とその両端面に形成された反射膜１４，１
４′とから成るフアブリー・ペロー型光共振器１
６を備えている。光フアイバー１２はコア１２ａ
とクラツド１２ｂと被覆１２ｃとから成つている
が、この光フアイバーの伝搬モードはシングルモ
ードである場合はコア径はきわめて小さい。反射
膜１４，１４′はSiO2とTiO2を交互に蒸着等によ
つて付着した誘電体多層膜であるのが好ましい。
これらの反射膜は光フアイバー１２のコア１２ａ
とクラツド１２ｂとの端面に施される。光フアイ
バー１２の長さＬは測定対象によつて数mmから数
Kmの間とし、また反射膜１４，１４′の反射率は
10〜100％とする。このような光フアイバーから
成るフアブリー・ペロー型共振器は一方の端面か
らレーザ光が入射すると、反射膜１４，１４′の
半径ｄ、光フアイバーの長さＬ及び光の波長λに
一定の関係が成立すれば共振が発生する。
半導体レーザの如きレーザ光源１８がこの光共
振器１６の一方の端面に設けられて光共振器１６
に２つの周波数から成るレーザ光を入射し、アバ
ランシエフオトダイオードの如き光−電気変換手
段２０が光共振器１６の他方の端面に設けられて
光共振器１６からの光を検知し電気信号を発生す
る。この電気信号は電気検出手段２２で検出され
る。この電気検出手段は後にのべる理由から例え
ば電気信号のパルス数を計数するパルスカウンタ
ーとすることができる。
振器１６の一方の端面に設けられて光共振器１６
に２つの周波数から成るレーザ光を入射し、アバ
ランシエフオトダイオードの如き光−電気変換手
段２０が光共振器１６の他方の端面に設けられて
光共振器１６からの光を検知し電気信号を発生す
る。この電気信号は電気検出手段２２で検出され
る。この電気検出手段は後にのべる理由から例え
ば電気信号のパルス数を計数するパルスカウンタ
ーとすることができる。
次に、上記装置の動作をのべると、フアブリ
ー・ペロー型光共振器１６は既にのべたように反
射膜１４，１４′の半径ｄ、光フアイバー１２の
長さＬ及び入射光の波長λに一定の関係が成立す
ると共振を発生する。従つて、光フアイバー１２
の長さが変化すると、共振が外れ、また上記一定
の関係が成立する長さＬに達すると、共振状態と
なる。光フアイバー１２の長さＬは、例えば、周
囲温度によつて変化し、従つて、この周囲温度の
変化に応じて光共振器１６の共振状態と非共振状
態とが繰返される。
ー・ペロー型光共振器１６は既にのべたように反
射膜１４，１４′の半径ｄ、光フアイバー１２の
長さＬ及び入射光の波長λに一定の関係が成立す
ると共振を発生する。従つて、光フアイバー１２
の長さが変化すると、共振が外れ、また上記一定
の関係が成立する長さＬに達すると、共振状態と
なる。光フアイバー１２の長さＬは、例えば、周
囲温度によつて変化し、従つて、この周囲温度の
変化に応じて光共振器１６の共振状態と非共振状
態とが繰返される。
第３図は第１図の装置を用いて本発明の方法に
より周囲温度の変化及びその向きを検出した場合
の時間Ｔと光−電気変換手段２０の出力電圧Ｖと
の関係を示し、時間Ｔの推移と共に出力電圧Ｖが
パルス状に変化することが判る。従つて、光−電
気変換手段２０の出力を電気検出手段２２である
パルスカウンターによつてパルス計数することに
よつて時間Ｔの推移と共に周囲温度の変化を検出
することができるが、各パルスの波形は主ピーク
と従ピークとから成つているので、主ピークと従
ピークとが出現する順序から温度の変化の向き、
即ち温度の上昇、下降を知ることができる。本発
明の一実施例においてコア4μ、外径125μ、長さ
４cmのシングルモード光フアイバーの両端面に
SiO2とTiO2とを交互に多重蒸着して反射膜を形
成したフアブリー・ペロー型光共振器を用い、ヘ
リウム−ネオンレーザから波長0.6328μｍ前後の
レーザ光を光共振器の一方の端面に入射し光共振
器の他方の端面から光をアバランシエフオトダイ
オードに当てた。この時周囲温度の変化に対する
パルス数は１パルス／１〜２℃であつた。
より周囲温度の変化及びその向きを検出した場合
の時間Ｔと光−電気変換手段２０の出力電圧Ｖと
の関係を示し、時間Ｔの推移と共に出力電圧Ｖが
パルス状に変化することが判る。従つて、光−電
気変換手段２０の出力を電気検出手段２２である
パルスカウンターによつてパルス計数することに
よつて時間Ｔの推移と共に周囲温度の変化を検出
することができるが、各パルスの波形は主ピーク
と従ピークとから成つているので、主ピークと従
ピークとが出現する順序から温度の変化の向き、
即ち温度の上昇、下降を知ることができる。本発
明の一実施例においてコア4μ、外径125μ、長さ
４cmのシングルモード光フアイバーの両端面に
SiO2とTiO2とを交互に多重蒸着して反射膜を形
成したフアブリー・ペロー型光共振器を用い、ヘ
リウム−ネオンレーザから波長0.6328μｍ前後の
レーザ光を光共振器の一方の端面に入射し光共振
器の他方の端面から光をアバランシエフオトダイ
オードに当てた。この時周囲温度の変化に対する
パルス数は１パルス／１〜２℃であつた。
尚、上記実施例では温度を検出する場合につい
てのべたが、光共振器の長さ等が圧力、振動、音
波等の歪によつて変化する場合には圧力、振動等
を検出することができる。更に電磁界によつて光
フアイバーに複屈折が発生しても出力が変化する
ので電界強度を測定することができ、また化学反
応、放射線、機械的衝撃、火災等による光フアイ
バーの被覆の損傷でクラツドの反射率を変化させ
てこれらの物理的変化を検出することができる。
また、上記実施例ではシングルモード光フアイバ
ーを用いたが、グレーデツドインデツクス形光フ
アイバー又はモード数の少ない複数モード光フア
イバーを用いることもできる。
てのべたが、光共振器の長さ等が圧力、振動、音
波等の歪によつて変化する場合には圧力、振動等
を検出することができる。更に電磁界によつて光
フアイバーに複屈折が発生しても出力が変化する
ので電界強度を測定することができ、また化学反
応、放射線、機械的衝撃、火災等による光フアイ
バーの被覆の損傷でクラツドの反射率を変化させ
てこれらの物理的変化を検出することができる。
また、上記実施例ではシングルモード光フアイバ
ーを用いたが、グレーデツドインデツクス形光フ
アイバー又はモード数の少ない複数モード光フア
イバーを用いることもできる。
また、同様な構成を用いて光のスペクトル分析
を行うことができる。
を行うことができる。
検出するが、このフアブリー・ペロー型光共振
器に入射する−レーザ光は２つの周波数から成つ
ているので、物理的変化のみでなくそのの向きも
高い精度で確実に検出することができる実益があ
る。
器に入射する−レーザ光は２つの周波数から成つ
ているので、物理的変化のみでなくそのの向きも
高い精度で確実に検出することができる実益があ
る。
第１図は本発明に係る物理的変化検出装置の概
略系統図、第２図は光フアイバーの横断面図、第
３図は物理的変化の一例としての時間と出力電圧
との関係を示す線図である。 １０……物理的変化検出装置、１２……光フア
イバー、１４，１４′……反射膜、１６……フア
ブリー・ペロー型光共振器、１８……レーザ光
源、２０……光−電気変換手段、２２……電気検
出手段。
略系統図、第２図は光フアイバーの横断面図、第
３図は物理的変化の一例としての時間と出力電圧
との関係を示す線図である。 １０……物理的変化検出装置、１２……光フア
イバー、１４，１４′……反射膜、１６……フア
ブリー・ペロー型光共振器、１８……レーザ光
源、２０……光−電気変換手段、２２……電気検
出手段。
Claims (1)
- １ 光フアイバーの両端面に反射膜が施されたフ
アブリー・ペロー型光共振器と、前記光共振器の
一方の端面にレーザ光を入射するレーザ光源と、
前記光共振器の他方の端面からレーザ光を検知し
電気信号に変換する光−電気変換手段と、前記電
気信号を検出する電気検出手段とを用い、２つの
周波数から成るレーザ光を前記フアブリー・ペロ
ー型光共振器の一方の端面に入射し前記電気検出
手段が検出する電気信号のピークの出現順序から
前記光フアイバーに加わる物理的変化とその向き
を検出することを特徴とする物理的変化検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56043120A JPS57168126A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Device for detecting physical change |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56043120A JPS57168126A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Device for detecting physical change |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57168126A JPS57168126A (en) | 1982-10-16 |
| JPH0345328B2 true JPH0345328B2 (ja) | 1991-07-10 |
Family
ID=12654970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56043120A Granted JPS57168126A (en) | 1981-03-26 | 1981-03-26 | Device for detecting physical change |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57168126A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008064747A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Watanabe Seisakusho:Kk | ファイバセンシングシステム |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5983018A (ja) * | 1982-11-04 | 1984-05-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ振動測定方法 |
| JPS5998329U (ja) * | 1982-12-22 | 1984-07-03 | 古河電気工業株式会社 | 光フアイバ振動検出器 |
| FR2612649B1 (fr) * | 1987-03-16 | 1990-09-14 | Comp Generale Electricite | Procede de modification du coefficient de reflexion de l'extremite d'une fibre optique monomode et interferometre a fibre optique realise a l'aide de ce procede |
| US5208886A (en) * | 1990-01-17 | 1993-05-04 | At&T Bell Laboratories | Methods of making an optical fiber filter |
| US5062684A (en) * | 1990-01-17 | 1991-11-05 | At&T Bell Laboratories | Optical fiber filter |
| US5073004A (en) * | 1990-05-18 | 1991-12-17 | At&T Bell Laboratories | Tunable optical filter |
| US5682447A (en) * | 1994-09-22 | 1997-10-28 | Washington State University Research Foundation | Photomechanical positioning and stabilization method and devices using optical fibers and feedback |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52104942A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Fiber, laser, plate device |
| JPS5599018A (en) * | 1979-01-22 | 1980-07-28 | Rockwell International Corp | Optical sensor and making method thereof |
| JPS56112617A (en) * | 1980-01-29 | 1981-09-05 | Thomson Csf | Interference microscope with tuning type optical resonator into which single mode optical fiber is incorporated and its application to light filtration and spectral diffraction |
| JPS56112627A (en) * | 1980-02-11 | 1981-09-05 | Toshiba Corp | Detecting device for water leakage in rotary body |
-
1981
- 1981-03-26 JP JP56043120A patent/JPS57168126A/ja active Granted
Patent Citations (4)
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| JPS52104942A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-02 | Agency Of Ind Science & Technol | Fiber, laser, plate device |
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| JP2008064747A (ja) * | 2006-08-08 | 2008-03-21 | Watanabe Seisakusho:Kk | ファイバセンシングシステム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57168126A (en) | 1982-10-16 |
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