[其他]光學傳感裝置

在審

• 申請號: 101985000007527
• 申請日: 1985-10-14
• 公開（公告）號: CN85107527B
• 公開（公告）日: 1988-09-28
• 發明（設計）人: 井田芳明
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 林長安

一種用來測量諸如位移、壓力、電壓或電場、磁場或電流等物理量的光學傳感裝置，它消除了由于光源輸出和光線傳輸損耗的起伏所造成的誤差。第一和第二光源交替地接通，從而在兩種情況下確定它們的輸出比。然后對這兩種情況下輸出之比進行計算，從而給出一個代表被測量值的信號。本光學傳感裝置是這樣安排的，使它能運用除法給出三個比值，從而消除用在該裝置中的光源的輸出起伏，和用在該裝置中的光纖的傳輸損耗起伏而引起的那些誤差項。

本發明涉及一種使用偏振光的光學傳感裝置，更具體地說，涉及這樣一種光學傳感裝置，它對經由光纖傳輸的光量進行測量。

圖1是一個方框圖，它圖示說明了一種使用偏振光的普通光學傳感裝置。在圖1所示的配置中有：光源1，光纖2，微透鏡3和起偏振鏡4;在那里，從光源1發出的光線被微透鏡3改變方向，成為平行光束，這個光束在被起偏振鏡4轉換成線偏振光之前，先通過光纖2。

這個配置還包括光測彈性元件5，1/4波片6，以及把這束光分成兩個相互垂直的偏振分量的檢偏振鏡7，微透鏡8和9，光纖10和11，光電探測器12和13，加法器14，減法器15和除法器16。

光測彈性元件5是這樣排列的，使得被測量的壓力能施加到它的一個面上。由于所施加的壓力的作用，便引起雙折射現象的產生。例如，假設光測彈性元件5是各向同性的介質，那么在施加壓力方向上的折射率，不同于與該方向垂直的那兩個方向上的折射率。因此，如果場分量在壓力施加方向上的光束和場分量與之垂直的另一光束，同時入射到光測彈性元件5上，則在5的輸出中將存在相位差。例如，如果起偏振鏡4輸出的線偏振光，沿與光軸成45°的方向入射到光測彈性元件5上，則光測彈性元件5的輸出光將是橢圓偏振的，其偏振度取決于壓力大小。

波片6賦予這個橢圓偏振光一個光偏置，引入90°的相位差，然后檢偏振鏡7將這個偏振光分解成兩個互相垂直的偏振光束。這兩束光分別由微透鏡8和9聚焦、通過光纖10和11，然后由光電探測器12和13對它們進行光電轉換。

光電探測器各輸出之間的和與差，由加法器14和減法器15確定而它們的相除是除法器16完成的。這樣就得到指示壓力大小的輸出，這種輸出是不受光源1的強度變化影響的。

在對壓力進行測量的上述例子中，雖然光測彈性元件5被用作傳感器元件，但是法拉第元件或普克爾元件可用在測量磁場或電磁場的場合。

因為光調制的光束從包括光纖2到微透鏡9在內的光學傳感器配置中出來，然后經由光纖10和11傳輸，所以這種結構的普通光學傳感裝置有一個缺點，即由于在光纖10和11之間的光損耗起伏，而引起測量誤差。

本發明試圖消除這個缺點，因此本發明的目的是提供一種光學傳感裝置，它能不受光源、光纖等的損耗起伏的影響，對量值進行精確測量。

在依照本發明制作的光學傳感裝置中，只有兩根光纖與光學傳感器裝置連接，而每根光纖配一個光源，并在其另一端配有光電探測器，而且兩個光源根據時分交替地接通?；ハ啻怪钡膬蓚€偏振分量被反射光學傳感器裝置調制，并被位于每根光纖端部的光電探測器進行光電轉換，而光電探測器與光電探測器之間的一個輸出比，是與時分以前的光源產生的輸出同步地獲得的。運用這種安排的光學傳感裝置，不受光纖傳輸損耗起伏的影響。

在本發明的另一個實施例中，為了對兩個光源中的一個進行調制，在光學傳感器裝置的端部加了一個半鍍銀反射鏡，當各自的光源接通時，記錄一個光電探測器與另一個光電探測器的輸出比，還要記錄這兩個比值之比，這樣，根據本發明構成的光學傳感裝置，就可以消除光纖中的損耗和光源的起伏的影響。

依照本發明，由于只有兩根光纖接到光學傳感裝置中，每根光纖都配有光源，并在它的另一端配有光電探測器;而且，光源根據時分被交替地接通，然后光電探測器與光電探測器輸出之比相除，獲得與被測的量成比例的輸出，所以，光纖中的所有傳輸損耗起伏的影響均被避免。

圖1是普通光學傳感裝置的方框圖;

圖2是本發明的光學傳感裝置一個實施例的方框圖;

圖3是本發明的光學傳感器裝置的另一個實施例的方框圖。