JP2003084014A - 光学的センサの擾乱量補償方法および装置 - Google Patents
光学的センサの擾乱量補償方法および装置Info
- Publication number
- JP2003084014A JP2003084014A JP2002237425A JP2002237425A JP2003084014A JP 2003084014 A JP2003084014 A JP 2003084014A JP 2002237425 A JP2002237425 A JP 2002237425A JP 2002237425 A JP2002237425 A JP 2002237425A JP 2003084014 A JP2003084014 A JP 2003084014A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- disturbance
- wavelength
- optical sensor
- amount
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 135
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 26
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 24
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/241—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption
- G01R15/242—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using electro-optical modulators, e.g. electro-absorption based on the Pockels effect, i.e. linear electro-optic effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
- G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
- G01R15/24—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices
- G01R15/245—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect
- G01R15/246—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using light-modulating devices using magneto-optical modulators, e.g. based on the Faraday or Cotton-Mouton effect based on the Faraday, i.e. linear magneto-optic, effect
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可能なかぎり良好な擾乱量補償が特に種々の
種類の光学的センサに対しても可能であるようにする。 【解決手段】 光信号（Ｓ１）が、光学的センサ（５
０、５５）と一緒に光学的センサ（５０、５５）および
補償要素（４０、４５）への擾乱量（Ｔ、Ｖ）のほぼ等
しい作用を有する共通の擾乱量作用範囲（６０、６５）
内に位置している補償要素（４０、４５）内にも供給さ
れ、補償要素（４０、４５）を通過する際に擾乱量
（Ｔ、Ｖ）の影響のもとにその波長を、光学的センサ
（５０、５５）内で行われる部分影響が、変更された波
長に基づいて、また擾乱量（Ｔ、Ｖ）に基づいて、少な
くとも１つのほぼ互いに相殺するように変更される。
種類の光学的センサに対しても可能であるようにする。 【解決手段】 光信号（Ｓ１）が、光学的センサ（５
０、５５）と一緒に光学的センサ（５０、５５）および
補償要素（４０、４５）への擾乱量（Ｔ、Ｖ）のほぼ等
しい作用を有する共通の擾乱量作用範囲（６０、６５）
内に位置している補償要素（４０、４５）内にも供給さ
れ、補償要素（４０、４５）を通過する際に擾乱量
（Ｔ、Ｖ）の影響のもとにその波長を、光学的センサ
（５０、５５）内で行われる部分影響が、変更された波
長に基づいて、また擾乱量（Ｔ、Ｖ）に基づいて、少な
くとも１つのほぼ互いに相殺するように変更される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号が光学的セ
ンサ内で少なくとも検出すべき測定量と供給された光信
号の波長と擾乱量とに関係して影響される光学的センサ
の擾乱量補償方法に関する。さらに本発明は，光信号に
より通過され、測定量と光信号の波長と擾乱量とに対し
て感受性を有する光学的センサの擾乱量補償装置に関す
る。
ンサ内で少なくとも検出すべき測定量と供給された光信
号の波長と擾乱量とに関係して影響される光学的センサ
の擾乱量補償方法に関する。さらに本発明は，光信号に
より通過され、測定量と光信号の波長と擾乱量とに対し
て感受性を有する光学的センサの擾乱量補償装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このような方法およびこのような装置は
例えば米国特許第 5,764,046号明細書または国際公開第
95/10046 号パンフレットから公知である。これらの公
知の方法および装置では、ファラデーセンサまたはポッ
ケルセンサとして構成されているセンサにより磁界強度
または電界強度の測定値が求められる。適当なセンサ装
置および評価を介してファラデーセンサにより電流も、
またポッケルセンサにより電圧が検出される。ファラデ
ー効果もポッケル効果も光学的センサ内に供給された入
力光信号の偏光状態の測定量に関係する影響に基づいて
いる。
例えば米国特許第 5,764,046号明細書または国際公開第
95/10046 号パンフレットから公知である。これらの公
知の方法および装置では、ファラデーセンサまたはポッ
ケルセンサとして構成されているセンサにより磁界強度
または電界強度の測定値が求められる。適当なセンサ装
置および評価を介してファラデーセンサにより電流も、
またポッケルセンサにより電圧が検出される。ファラデ
ー効果もポッケル効果も光学的センサ内に供給された入
力光信号の偏光状態の測定量に関係する影響に基づいて
いる。
【０００３】両センサ形式において測定感度はそれぞれ
の光学的センサ内に供給された光信号の波長に関係す
る。この波長依存性がなかんずくセンサ感度を設定する
ために利用される。
の光学的センサ内に供給された光信号の波長に関係す
る。この波長依存性がなかんずくセンサ感度を設定する
ために利用される。
【０００４】しかし偏光状態の変化は検出すべき測定量
（例えば磁界または電界）によって惹き起こされるだけ
でなく、例えば周囲温度または光学的センサの振動のよ
うなある周囲条件によっても惹き起こされる。これらの
望ましくない擾乱量の影響を補償するために米国特許第
5,764,046号明細書または国際公開第 95/10046 号パン
フレットには、主として受信器内で受信された出力光信
号の適当な評価を利用する方法が記載されている。
（例えば磁界または電界）によって惹き起こされるだけ
でなく、例えば周囲温度または光学的センサの振動のよ
うなある周囲条件によっても惹き起こされる。これらの
望ましくない擾乱量の影響を補償するために米国特許第
5,764,046号明細書または国際公開第 95/10046 号パン
フレットには、主として受信器内で受信された出力光信
号の適当な評価を利用する方法が記載されている。
【０００５】これらの補償方法では擾乱量の影響が事後
になって初めて信号評価の範囲内で抽出される。その際
に、出力光信号内の測定量に関係する成分と測定量に関
係しない成分との間の完全な分離が達成され得ないこと
がある。その結果、この補償方法では誤りが生じ、また
測定量が不正確にしか求められないことがある。
になって初めて信号評価の範囲内で抽出される。その際
に、出力光信号内の測定量に関係する成分と測定量に関
係しない成分との間の完全な分離が達成され得ないこと
がある。その結果、この補償方法では誤りが生じ、また
測定量が不正確にしか求められないことがある。
【０００６】測定量と擾乱量との間の分離が事後にはも
はや可能でないという問題を回避するために、T.Mitsui
ほかの専門論文“ファイバ光学的な電圧センサおよび磁
界センサ”、ＩＥＥＥ論文集、電力供給編、第ＰＷＲＤ
‐２巻、第１号、１９８７、第８７〜９３頁には、ポッ
ケルセンサに対する温度補償方法であって、擾乱となる
温度の影響の補償が直接的にポッケルセンサ自体内で行
われる方法が記載されている。そのためにポッケルセン
サに対して、温度検出のために使用されるポッケル効果
の温度依存性がちょうど光学活性の温度依存性とほとん
ど相殺する特別な構成が使用される。このことは、ポッ
ケルセンサ内で行われる測定量に関係する入力光信号の
影響が擾乱量である周囲温度にほぼ無関係に影響される
ことを意味する。従って、出力光信号内の測定量に関係
する成分と擾乱量に関係する成分との事後の分離は必要
でない。しかしながら、この専門論文に記載されている
特に有利な補償方法は特別な用途に対してしか、すなわ
ちポッケルセンサのまさにこの材料選定の際およびまさ
にこの幾何学的寸法の際にしか可能でない。それは特別
な解決策であり、他の光学的センサには転用可能でな
い。
はや可能でないという問題を回避するために、T.Mitsui
ほかの専門論文“ファイバ光学的な電圧センサおよび磁
界センサ”、ＩＥＥＥ論文集、電力供給編、第ＰＷＲＤ
‐２巻、第１号、１９８７、第８７〜９３頁には、ポッ
ケルセンサに対する温度補償方法であって、擾乱となる
温度の影響の補償が直接的にポッケルセンサ自体内で行
われる方法が記載されている。そのためにポッケルセン
サに対して、温度検出のために使用されるポッケル効果
の温度依存性がちょうど光学活性の温度依存性とほとん
ど相殺する特別な構成が使用される。このことは、ポッ
ケルセンサ内で行われる測定量に関係する入力光信号の
影響が擾乱量である周囲温度にほぼ無関係に影響される
ことを意味する。従って、出力光信号内の測定量に関係
する成分と擾乱量に関係する成分との事後の分離は必要
でない。しかしながら、この専門論文に記載されている
特に有利な補償方法は特別な用途に対してしか、すなわ
ちポッケルセンサのまさにこの材料選定の際およびまさ
にこの幾何学的寸法の際にしか可能でない。それは特別
な解決策であり、他の光学的センサには転用可能でな
い。
【０００７】米国特許第 6,016,702号明細書には他のセ
ンサ形式、すなわちブラッグ格子センサに対する補償方
法が記載されている。光学的センサのほかに追加的な補
償要素が設けられており、両者がそれぞれ互いに異なる
ブラッグ波長を有するブラッグ格子要素として構成され
ている。センサ内では測定量および擾乱量による波長の
影響が行われ、それに対して補償要素内では擾乱量のみ
による波長の影響が行われる。補償作用は主として、両
者の波長シフトが互いに差し引かれることに基づいてい
る。波長シフトの差はその場合に測定量との完成のみを
有する。すなわち補償は、波長差し引きが行われる分離
した評価ユニット内で行われる。
ンサ形式、すなわちブラッグ格子センサに対する補償方
法が記載されている。光学的センサのほかに追加的な補
償要素が設けられており、両者がそれぞれ互いに異なる
ブラッグ波長を有するブラッグ格子要素として構成され
ている。センサ内では測定量および擾乱量による波長の
影響が行われ、それに対して補償要素内では擾乱量のみ
による波長の影響が行われる。補償作用は主として、両
者の波長シフトが互いに差し引かれることに基づいてい
る。波長シフトの差はその場合に測定量との完成のみを
有する。すなわち補償は、波長差し引きが行われる分離
した評価ユニット内で行われる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、可能なかぎり良好な擾乱量補償が特に種々の形式の
光学的センサに対しても可能であるように、冒頭に記載
されている種類の方法および装置を提供することであ
る。
は、可能なかぎり良好な擾乱量補償が特に種々の形式の
光学的センサに対しても可能であるように、冒頭に記載
されている種類の方法および装置を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】方法に関する課題を解決
するために請求項１の特徴に相応する方法が示される。
するために請求項１の特徴に相応する方法が示される。
【００１０】本発明による方法は、
−光信号が、光学的センサと一緒に光学的センサおよび
補償要素への擾乱量のほぼ等しい作用を有する共通の擾
乱量作用範囲内に位置している補償要素内にも供給さ
れ、 −補償要素を通過する際に擾乱量の影響のもとにその波
長を、 −光学的センサ内で行われる部分影響が、変更された波
長に基づいて、かつ擾乱量に基づいて、少なくとも１つ
のほぼ互いに相殺するように変更されることを特徴とす
る。
補償要素への擾乱量のほぼ等しい作用を有する共通の擾
乱量作用範囲内に位置している補償要素内にも供給さ
れ、 −補償要素を通過する際に擾乱量の影響のもとにその波
長を、 −光学的センサ内で行われる部分影響が、変更された波
長に基づいて、かつ擾乱量に基づいて、少なくとも１つ
のほぼ互いに相殺するように変更されることを特徴とす
る。
【００１１】装置に関する課題を解決するために請求項
４の特徴に相応する方法が示される。
４の特徴に相応する方法が示される。
【００１２】本発明による光学的センサの擾乱量補償装
置は、 −同じく光信号により通過される補償要素であって、光
学的センサと一緒に光学的センサおよび補償要素への擾
乱量のほぼ等しい作用を有する共通の擾乱量作用範囲内
に位置している補償要素を備え、 −補償要素が、光信号が補償要素を通過する際に擾乱量
の影響のもとに惹き起こされる波長変化が、続いて光信
号が光学的センサを通過する際に波長に関係する部分影
響を生じ、この部分影響が少なくとも１つのほぼ光学的
センサ内の擾乱量に関係する部分影響を補償することを
特徴とする。
置は、 −同じく光信号により通過される補償要素であって、光
学的センサと一緒に光学的センサおよび補償要素への擾
乱量のほぼ等しい作用を有する共通の擾乱量作用範囲内
に位置している補償要素を備え、 −補償要素が、光信号が補償要素を通過する際に擾乱量
の影響のもとに惹き起こされる波長変化が、続いて光信
号が光学的センサを通過する際に波長に関係する部分影
響を生じ、この部分影響が少なくとも１つのほぼ光学的
センサ内の擾乱量に関係する部分影響を補償することを
特徴とする。
【００１３】本発明は、多くの異なる形式の光学的セン
サが所望の測定量感度と共に少なくとも１つの擾乱量と
の関係、またさらに供給された光信号の波長との関係を
有するという認識に基づいている。光学的な測定量検出
のための公知の方法および装置では最後にあげた関係は
通常重要ではない。なぜならば、波長は入力光信号の発
生の際に一回選ばれ、その後は通常もはや変更されない
からである。擾乱量の影響はそれと異なって光学的セン
サ内の測定量の検出を妨げる。
サが所望の測定量感度と共に少なくとも１つの擾乱量と
の関係、またさらに供給された光信号の波長との関係を
有するという認識に基づいている。光学的な測定量検出
のための公知の方法および装置では最後にあげた関係は
通常重要ではない。なぜならば、波長は入力光信号の発
生の際に一回選ばれ、その後は通常もはや変更されない
からである。擾乱量の影響はそれと異なって光学的セン
サ内の測定量の検出を妨げる。
【００１４】いま、光学的センサの波長依存性が的確に
擾乱量依存性を補償するために使用されることが認識さ
れた。そのために特別な補償要素内にことさらに波長変
化がもたらされる。この波長変化はまさに、光学的セン
サ内にこの波長変化に基づいて生ずる部分影響がまさに
擾乱量により惹き起こされる入力光信号の部分影響と相
殺するような大きさである。
擾乱量依存性を補償するために使用されることが認識さ
れた。そのために特別な補償要素内にことさらに波長変
化がもたらされる。この波長変化はまさに、光学的セン
サ内にこの波長変化に基づいて生ずる部分影響がまさに
擾乱量により惹き起こされる入力光信号の部分影響と相
殺するような大きさである。
【００１５】補償要素内の波長変化が自動的に、その影
響が光学的センサ内で補償されるべき等しい擾乱量によ
り惹き起こされることは特に好ましい。そのために補償
要素は相応に構成されている。これは例えば波長および
補償すべき擾乱量に対する光学的センサの依存性に関す
る予め求められた測定値または予め実行された計算の助
けをかりて行われる。次いで、光学的センサ内の波長に
関係する部分影響と擾乱量に関係する部分影響とを相互
に補償するために必要な波長と擾乱量との間のほぼ逆の
関連が求められる。波長または波長変化と擾乱量との間
のこうして求められた関連が次いで補償要素の的確な構
成のために使用される。すなわち補償要素はこの関連に
従ってモデル化される。
響が光学的センサ内で補償されるべき等しい擾乱量によ
り惹き起こされることは特に好ましい。そのために補償
要素は相応に構成されている。これは例えば波長および
補償すべき擾乱量に対する光学的センサの依存性に関す
る予め求められた測定値または予め実行された計算の助
けをかりて行われる。次いで、光学的センサ内の波長に
関係する部分影響と擾乱量に関係する部分影響とを相互
に補償するために必要な波長と擾乱量との間のほぼ逆の
関連が求められる。波長または波長変化と擾乱量との間
のこうして求められた関連が次いで補償要素の的確な構
成のために使用される。すなわち補償要素はこの関連に
従ってモデル化される。
【００１６】この補償方法により、光学的センサ内で光
信号がほぼ検出すべき測定値によってのみ影響されるこ
とが達成される。それによって、評価ユニット内で擾乱
量により惹き起こされる影響を初めて事後に消去する際
よりも正確な測定値検出が達成される。さらに本発明に
よる補償方法は相い異なる形式の光学的センサに対して
も使用可能である。それは特に特定の材料または特定の
センサジオメトリに制限されていない。この方法は例え
ばポッケルセンサにもファラデーセンサにも応用可能で
ある。ファラデーセンサは透過センサとして構成されて
いても反射センサとして構成されていてもよいし、また
ガラスリングセンサとして構成されていてもファラデー
光学的センサとして構成されていてもよい。そのほかに
もちろん他の形式の光学的センサにおける使用も可能で
ある。
信号がほぼ検出すべき測定値によってのみ影響されるこ
とが達成される。それによって、評価ユニット内で擾乱
量により惹き起こされる影響を初めて事後に消去する際
よりも正確な測定値検出が達成される。さらに本発明に
よる補償方法は相い異なる形式の光学的センサに対して
も使用可能である。それは特に特定の材料または特定の
センサジオメトリに制限されていない。この方法は例え
ばポッケルセンサにもファラデーセンサにも応用可能で
ある。ファラデーセンサは透過センサとして構成されて
いても反射センサとして構成されていてもよいし、また
ガラスリングセンサとして構成されていてもファラデー
光学的センサとして構成されていてもよい。そのほかに
もちろん他の形式の光学的センサにおける使用も可能で
ある。
【００１７】本発明による方法および本発明による装置
の特別な実施態様は請求項１または請求項４にそれぞれ
従属する請求項にあげられている。
の特別な実施態様は請求項１または請求項４にそれぞれ
従属する請求項にあげられている。
【００１８】補償要素がブラッグ格子として構成されて
いる実施態様は好ましい。このようなブラッグ格子上に
当たる光信号のうち特定の波長または特定の波長成分が
反射される。どの波長またはどの波長成分がブラッグ格
子から反射されるかはブラッグ格子の格子周期および光
を導く媒体の屈折率に関係する。この格子周期またはこ
の屈折率が擾乱量の影響のもとに変更されると、その結
果として、反射される信号内に擾乱量に関係する変化が
生ずる。上記の実施態様ではまさにこの過程が補償要素
に対して必要とされる。
いる実施態様は好ましい。このようなブラッグ格子上に
当たる光信号のうち特定の波長または特定の波長成分が
反射される。どの波長またはどの波長成分がブラッグ格
子から反射されるかはブラッグ格子の格子周期および光
を導く媒体の屈折率に関係する。この格子周期またはこ
の屈折率が擾乱量の影響のもとに変更されると、その結
果として、反射される信号内に擾乱量に関係する変化が
生ずる。上記の実施態様ではまさにこの過程が補償要素
に対して必要とされる。
【００１９】好ましい実施態様では、補償すべき擾乱量
が温度（例えば周囲温度）の形態で、または光学的セン
サが曝されている機械的な振動の形態で存在している。
補償要素が光学的センサと実際上等しい擾乱量の影響、
すなわち例えば等しい周囲温度または等しい機械的な振
動に曝されているならば、光学的センサの特に良好な擾
乱量補償が達成される。
が温度（例えば周囲温度）の形態で、または光学的セン
サが曝されている機械的な振動の形態で存在している。
補償要素が光学的センサと実際上等しい擾乱量の影響、
すなわち例えば等しい周囲温度または等しい機械的な振
動に曝されているならば、光学的センサの特に良好な擾
乱量補償が達成される。
【００２０】別の好ましい実施態様では、補償要素の前
記のモデル化が波長変化と擾乱量との間の所望の予め求
められた関係に相応してケースによって実行される。特
別な構成形態（例えばケースの形状）により、波長が補
償要素内の擾乱量の影響のもとに所望の予め定められた
様式で変化することが達成され得る。この所望の予め定
められた様式は光学的センサの予め求められた擾乱量依
存性および波長依存性から生ずる。
記のモデル化が波長変化と擾乱量との間の所望の予め求
められた関係に相応してケースによって実行される。特
別な構成形態（例えばケースの形状）により、波長が補
償要素内の擾乱量の影響のもとに所望の予め定められた
様式で変化することが達成され得る。この所望の予め定
められた様式は光学的センサの予め求められた擾乱量依
存性および波長依存性から生ずる。
【００２１】ケースに対して代替的または追加的に、補
償要素は擾乱量による所望の波長の影響をもたらす層を
有し得る。
償要素は擾乱量による所望の波長の影響をもたらす層を
有し得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に好ましい実施例を図面によ
り一層詳細に説明する。図面を分かりやすくするため図
面は正しい尺度では示されていない。また、いくつかの
特徴が概要を示されている。
り一層詳細に説明する。図面を分かりやすくするため図
面は正しい尺度では示されていない。また、いくつかの
特徴が概要を示されている。
【００２３】図１ないし図４において互いに相応する部
分は同一の参照符号を付されている。
分は同一の参照符号を付されている。
【００２４】図１には擾乱量補償された光学的な測定値
検出のための装置１００が示されている。装置１００は
測定量Ｍを検出するための光学的センサ５０を含んでい
る。センサ５０を作動させるため、光源１０から発生さ
れた入力光信号Ｓ１が結合要素３０を介してセンサ５０
に供給される。入力光信号Ｓ１はセンサ５０を通過し、
ここで測定量に関係する変更を受ける。しかし所望の測
定量感度と共にセンサ５０は擾乱量（この場合には周囲
温度Ｔ）に対する望ましくない感度をも有する。従っ
て、入力光信号Ｓ１はセンサ５０を通過する際に測定量
Ｍによってだけでなく温度Ｔによっても影響される。
検出のための装置１００が示されている。装置１００は
測定量Ｍを検出するための光学的センサ５０を含んでい
る。センサ５０を作動させるため、光源１０から発生さ
れた入力光信号Ｓ１が結合要素３０を介してセンサ５０
に供給される。入力光信号Ｓ１はセンサ５０を通過し、
ここで測定量に関係する変更を受ける。しかし所望の測
定量感度と共にセンサ５０は擾乱量（この場合には周囲
温度Ｔ）に対する望ましくない感度をも有する。従っ
て、入力光信号Ｓ１はセンサ５０を通過する際に測定量
Ｍによってだけでなく温度Ｔによっても影響される。
【００２５】センサ５０でのこの望ましくない擾乱量影
響を補償するため、センサ５０の後に、入力光信号Ｓ１
をセンサ５０に新たに通過させるように反射する補償要
素４０が接続されている。この補償作用は光学的センサ
５０内に追加的に存在している測定量感度の波長変化依
存性に基づいている。光学的センサ５０内の影響はセン
サ５０を通過する光信号の波長λに関係して行われる。
補償要素４０により波長λは、光学的センサ５０内の擾
乱量に関係する部分影響と波長変化に関係する部分影響
とが実際上完全に相殺するように変更される。
響を補償するため、センサ５０の後に、入力光信号Ｓ１
をセンサ５０に新たに通過させるように反射する補償要
素４０が接続されている。この補償作用は光学的センサ
５０内に追加的に存在している測定量感度の波長変化依
存性に基づいている。光学的センサ５０内の影響はセン
サ５０を通過する光信号の波長λに関係して行われる。
補償要素４０により波長λは、光学的センサ５０内の擾
乱量に関係する部分影響と波長変化に関係する部分影響
とが実際上完全に相殺するように変更される。
【００２６】従って補償要素４０はまさに、反射される
波長成分内に、この実施例で擾乱量として存在している
周囲温度Ｔに関係している変化Δλをもたらすように構
成されている。補償要素４０により生ぜしめられる波長
変化Δλはまさに、説明される補償効果が光学的センサ
５０内の両部分影響に生ずるような大きさである。
波長成分内に、この実施例で擾乱量として存在している
周囲温度Ｔに関係している変化Δλをもたらすように構
成されている。補償要素４０により生ぜしめられる波長
変化Δλはまさに、説明される補償効果が光学的センサ
５０内の両部分影響に生ずるような大きさである。
【００２７】補償要素４０は、波長に影響する特性がま
さにセンサ５０のこれに関する必要条件に適合されてい
るファイバ‐ブラッグ格子として構成されている。可能
なかぎり良好な補償を達成するため、そのつどの用途に
使用される光学的センサ５０に対して先ず、波長に関係
する影響に対する測定値と、擾乱量に関係する部分影響
に対する測定値とが求められる。それから波長λと擾乱
量Ｔとの間の関係が求められる。この関係から擾乱量Ｔ
の各値に対して、光学的センサ５０内で可能なかぎり完
全な補償を達成するために、どのように波長λが変更さ
れなければならないかが求められる。次いで補償要素４
０はこの求められた関係に従って構成される。
さにセンサ５０のこれに関する必要条件に適合されてい
るファイバ‐ブラッグ格子として構成されている。可能
なかぎり良好な補償を達成するため、そのつどの用途に
使用される光学的センサ５０に対して先ず、波長に関係
する影響に対する測定値と、擾乱量に関係する部分影響
に対する測定値とが求められる。それから波長λと擾乱
量Ｔとの間の関係が求められる。この関係から擾乱量Ｔ
の各値に対して、光学的センサ５０内で可能なかぎり完
全な補償を達成するために、どのように波長λが変更さ
れなければならないかが求められる。次いで補償要素４
０はこの求められた関係に従って構成される。
【００２８】ファイバ‐ブラッグ格子として構成されて
いる補償要素４０では、入射される光信号の、ブラッグ
格子周期と光を導く媒体の屈折率とにより決定される波
長選択性反射が行われる。相応の措置により、ファイバ
‐ブラッグ格子において反射される光成分の波長λはこ
こに擾乱量として存在している周囲温度Ｔに関係して変
更される。その場合、光学的センサ５０も補償要素４０
も共通の擾乱量作用範囲６０内に位置するならば、光学
的センサ５０は周囲温度Ｔの有害な影響の特に良好な補
償を有する。図１の実施例では等温範囲として構成され
ている共通の擾乱量作用範囲内でセンサ５０および補償
要素４０は周囲温度Ｔの等しい変動を受ける。
いる補償要素４０では、入射される光信号の、ブラッグ
格子周期と光を導く媒体の屈折率とにより決定される波
長選択性反射が行われる。相応の措置により、ファイバ
‐ブラッグ格子において反射される光成分の波長λはこ
こに擾乱量として存在している周囲温度Ｔに関係して変
更される。その場合、光学的センサ５０も補償要素４０
も共通の擾乱量作用範囲６０内に位置するならば、光学
的センサ５０は周囲温度Ｔの有害な影響の特に良好な補
償を有する。図１の実施例では等温範囲として構成され
ている共通の擾乱量作用範囲内でセンサ５０および補償
要素４０は周囲温度Ｔの等しい変動を受ける。
【００２９】広帯域の入力光信号Ｓ１のうち、補償要素
４０内で、波長λまたはその重心波長が予め定められた
ように周囲温度Ｔに関係して変更されている成分が反射
される。この反射された成分はセンサ５０を新たに通過
し、通過の際に擾乱量補償に基づいて主として検出すべ
き測定量Ｍによってのみ影響される。出力信号Ｓ２とし
てこの測定量Ｍに関する情報を運ぶ光信号がセンサ５０
を去り、結合要素３０を介して受信器２０に供給され
る。ここで評価および測定量Ｍに対する測定値の計算が
行われる。
４０内で、波長λまたはその重心波長が予め定められた
ように周囲温度Ｔに関係して変更されている成分が反射
される。この反射された成分はセンサ５０を新たに通過
し、通過の際に擾乱量補償に基づいて主として検出すべ
き測定量Ｍによってのみ影響される。出力信号Ｓ２とし
てこの測定量Ｍに関する情報を運ぶ光信号がセンサ５０
を去り、結合要素３０を介して受信器２０に供給され
る。ここで評価および測定量Ｍに対する測定値の計算が
行われる。
【００３０】説明される補償方法は特殊な形式の光学的
センサ５０に制限されない。それは例えばポッケルセン
サとして構成された光学的センサ５０またはファラデー
センサとして構成された光学的センサ５０にも適してい
る。同じく応用範囲は補償すべき単一の擾乱量として周
囲温度Ｔに制限されていない。
センサ５０に制限されない。それは例えばポッケルセン
サとして構成された光学的センサ５０またはファラデー
センサとして構成された光学的センサ５０にも適してい
る。同じく応用範囲は補償すべき単一の擾乱量として周
囲温度Ｔに制限されていない。
【００３１】図２には、擾乱量として周囲温度Ｔではな
く他の光学的センサ５５が曝されている機械的な振動Ｖ
を補償すべき、擾乱量補償された光学的な測定値検出の
ための他の装置２００が示されている。図１の装置１０
０の場合と類似して光学的センサ５５も、再びファイバ
‐ブラッグ格子として構成されている補償要素４５と共
に、共通の擾乱量作用範囲６５内に位置している。こう
して再びセンサ５５および補償要素４５は等しく擾乱量
（ここでは機械的な振動Ｖ）に曝されている。装置２０
０の場合にも補償要素４５は擾乱量に関係する波長変化
を入力光信号Ｓ１内に生じさせる。
く他の光学的センサ５５が曝されている機械的な振動Ｖ
を補償すべき、擾乱量補償された光学的な測定値検出の
ための他の装置２００が示されている。図１の装置１０
０の場合と類似して光学的センサ５５も、再びファイバ
‐ブラッグ格子として構成されている補償要素４５と共
に、共通の擾乱量作用範囲６５内に位置している。こう
して再びセンサ５５および補償要素４５は等しく擾乱量
（ここでは機械的な振動Ｖ）に曝されている。装置２０
０の場合にも補償要素４５は擾乱量に関係する波長変化
を入力光信号Ｓ１内に生じさせる。
【００３２】装置１００の場合にも装置２００の場合に
も光源１０は、補償要素４０または４５の波長変化が擾
乱量の影響のもとに行われ得る全波長範囲をカバーする
スペクトル帯域を有する波長スペクトルを放射する。補
償要素４０または４５に対して選ばれたファイバ‐ブラ
ッグ格子の実施例に応じて、ファイバ‐ブラッグ格子か
ら反射された入力光信号Ｓ１の成分は均等なファイバ‐
ブラッグ格子の際の数１００μｍからチャープされたフ
ァイバ‐ブラッグ格子の際の数ナノメートルまでのスペ
クトル範囲を有し得る。
も光源１０は、補償要素４０または４５の波長変化が擾
乱量の影響のもとに行われ得る全波長範囲をカバーする
スペクトル帯域を有する波長スペクトルを放射する。補
償要素４０または４５に対して選ばれたファイバ‐ブラ
ッグ格子の実施例に応じて、ファイバ‐ブラッグ格子か
ら反射された入力光信号Ｓ１の成分は均等なファイバ‐
ブラッグ格子の際の数１００μｍからチャープされたフ
ァイバ‐ブラッグ格子の際の数ナノメートルまでのスペ
クトル範囲を有し得る。
【００３３】装置２００は、入力光信号Ｓ１が戻る光路
が装置１００と異なっている。入力光信号Ｓ１は光源１
０での発生の後にファイバ結合器３０を介して先ず補償
要素４５に供給される。ここでなかんずく機械的な振動
Ｖにより決定される波長変化選択性の反射も生ずる。こ
うして反射された光信号は結合要素３０を介して次いで
光学的センサ５５に供給される。この実施例では光学的
センサ５５をただ１回通過した後に、測定量の影響によ
り変更された出力光信号Ｓ２が受信器２０に供給され
る。光路の相違にもかかわらず装置２００における擾乱
量補償は装置１００と関連して説明された原理で行われ
る。同じ有利な作用が生ずる。
が装置１００と異なっている。入力光信号Ｓ１は光源１
０での発生の後にファイバ結合器３０を介して先ず補償
要素４５に供給される。ここでなかんずく機械的な振動
Ｖにより決定される波長変化選択性の反射も生ずる。こ
うして反射された光信号は結合要素３０を介して次いで
光学的センサ５５に供給される。この実施例では光学的
センサ５５をただ１回通過した後に、測定量の影響によ
り変更された出力光信号Ｓ２が受信器２０に供給され
る。光路の相違にもかかわらず装置２００における擾乱
量補償は装置１００と関連して説明された原理で行われ
る。同じ有利な作用が生ずる。
【００３４】補償作用を再度簡単な数式により説明す
る。入力光信号Ｓ１は光学的センサ５０または５５内
で、以下ではｆSensorと呼ばれる影響を受ける。入力光
信号Ｓ１は特にその偏光状態、強度、位相などをほぼ任
意に影響され得る。影響関数ｆSe nsorは３つの影響量す
なわち測定量Ｍ、波長λおよび擾乱量（ここでは例とし
て温度Ｔ）に関係している。それは下式により表され
る。 ｆSensor＝ｆ（Ｍ，λ，Ｔ）＝ｆ1（Ｍ）・ｆ2（λ）・ｆ3（Ｔ） （１） ここで記号“・”は任意の演算、例えば乗算、加算また
は類似の演算を示す。さらに、簡単化のため、しかし決
して制約することなく、全関数ｆSensorは、それぞれ３
つの影響量Ｍ、λおよびＴの１つにのみ関係する３つの
互いに無関係な部分影響関数ｆ1、ｆ2およびｆ3の上記
の意味で理解すべき演算として表される。
る。入力光信号Ｓ１は光学的センサ５０または５５内
で、以下ではｆSensorと呼ばれる影響を受ける。入力光
信号Ｓ１は特にその偏光状態、強度、位相などをほぼ任
意に影響され得る。影響関数ｆSe nsorは３つの影響量す
なわち測定量Ｍ、波長λおよび擾乱量（ここでは例とし
て温度Ｔ）に関係している。それは下式により表され
る。 ｆSensor＝ｆ（Ｍ，λ，Ｔ）＝ｆ1（Ｍ）・ｆ2（λ）・ｆ3（Ｔ） （１） ここで記号“・”は任意の演算、例えば乗算、加算また
は類似の演算を示す。さらに、簡単化のため、しかし決
して制約することなく、全関数ｆSensorは、それぞれ３
つの影響量Ｍ、λおよびＴの１つにのみ関係する３つの
互いに無関係な部分影響関数ｆ1、ｆ2およびｆ3の上記
の意味で理解すべき演算として表される。
【００３５】補償要素４０または４５内で入力光信号Ｓ
１は同じく、擾乱量（すなわち温度）にのみ関係し、こ
こでシンボルｆKompを付されている影響を受ける。 ｆKomp＝ｆ4（Ｔ）＝λ（Ｔ）＝λ0＋Δλ（Ｔ） （２） ここでλ0は重心点波長、特にファイバ‐ブラッグ格子
として構成された補償要素４０または４５のブラッグ波
長であり、Δλは波長変化または波長シフトである。温
度Ｔの影響のもとに波長λはΔλだけシフトする。補償
要素４０または４５内でこうして式（１）の３つの影響
量の２つが互いに関係付けられる。
１は同じく、擾乱量（すなわち温度）にのみ関係し、こ
こでシンボルｆKompを付されている影響を受ける。 ｆKomp＝ｆ4（Ｔ）＝λ（Ｔ）＝λ0＋Δλ（Ｔ） （２） ここでλ0は重心点波長、特にファイバ‐ブラッグ格子
として構成された補償要素４０または４５のブラッグ波
長であり、Δλは波長変化または波長シフトである。温
度Ｔの影響のもとに波長λはΔλだけシフトする。補償
要素４０または４５内でこうして式（１）の３つの影響
量の２つが互いに関係付けられる。
【００３６】式（１）に式（２）を代入することにより
下式が得られる。 ｆSensor＝ｆ1（Ｍ）・ｆ2（λ（Ｔ））・ｆ3（Ｔ）＝
ｆ1（Ｍ）
下式が得られる。 ｆSensor＝ｆ1（Ｍ）・ｆ2（λ（Ｔ））・ｆ3（Ｔ）＝
ｆ1（Ｍ）
【００３７】入力光信号Ｓ１が補償要素４０または４５
もセンサ５０または５５も通過することにより、補償要
素４０または４５内で惹き起こされる波長変化Δλ
（Ｔ）はセンサ５０または５５内で変更された部分影響
ｆ2を生じさせる。補償要素４０または４５はまさに、
擾乱量温度Ｔにより補償要素４０または４５内で惹き起
こされる波長変化Δλ（Ｔ）が光学的センサ５０または
５５内で，擾乱量‐部分影響ｆ3を実際上補償する部分
影響ｆ2を生じるように構成されている。演算ｆ2（λ
（Ｔ））・ｆ3（Ｔ）はその場合にまさに単位演算子を
生ずる。補償は直接的にセンサ５０または５５自体の場
所で行われる。すなわちここに特別な評価ユニットは必
要でなく、それによって費用が低減される。
もセンサ５０または５５も通過することにより、補償要
素４０または４５内で惹き起こされる波長変化Δλ
（Ｔ）はセンサ５０または５５内で変更された部分影響
ｆ2を生じさせる。補償要素４０または４５はまさに、
擾乱量温度Ｔにより補償要素４０または４５内で惹き起
こされる波長変化Δλ（Ｔ）が光学的センサ５０または
５５内で，擾乱量‐部分影響ｆ3を実際上補償する部分
影響ｆ2を生じるように構成されている。演算ｆ2（λ
（Ｔ））・ｆ3（Ｔ）はその場合にまさに単位演算子を
生ずる。補償は直接的にセンサ５０または５５自体の場
所で行われる。すなわちここに特別な評価ユニットは必
要でなく、それによって費用が低減される。
【００３８】装置１００および２００に対して、予め定
められたように擾乱量に関係する波長変化を反射された
光信号内に惹き起こすそれぞれ１つの補償要素４０また
は４５が必要とされる。図３および４には、特別に所望
の温度依存性に応じてモデル化された構成を有するこの
ような補償要素４０の実施例が示されている。必要であ
れば所望の温度依存性の模擬はセクションごとに直線化
された近似によっても行われる。
められたように擾乱量に関係する波長変化を反射された
光信号内に惹き起こすそれぞれ１つの補償要素４０また
は４５が必要とされる。図３および４には、特別に所望
の温度依存性に応じてモデル化された構成を有するこの
ような補償要素４０の実施例が示されている。必要であ
れば所望の温度依存性の模擬はセクションごとに直線化
された近似によっても行われる。
【００３９】図３の例では少なくとも、ファイバ‐ブラ
ッグ格子４２が配置されている光導波路４１の部分はケ
ース内に入れられている。光導波路４１は２つのケース
部分４３、４４間のファイバ‐ブラッグ格子４２の範囲
内に配置されている。両方のケース部分４３、４４は相
い異なる温度膨張を有する。すなわち例えばケース部分
４３は大きい温度膨張を有する材料から、ケース部分４
４は小さい温度膨張を有する材料から製作されている。
ケース部分４３、４４に対する相応の材料選定および形
状選定によりファイバ‐ブラッグ格子４２の温度Ｔに関
係する反射特性が設定される。特に、ケース部分４３、
４４間の光導波路４１に与えられているバイアス応力に
基づいて、温度変化に関係する負の波長変化（＝負の波
長‐温度勾配）を設定することも可能である。
ッグ格子４２が配置されている光導波路４１の部分はケ
ース内に入れられている。光導波路４１は２つのケース
部分４３、４４間のファイバ‐ブラッグ格子４２の範囲
内に配置されている。両方のケース部分４３、４４は相
い異なる温度膨張を有する。すなわち例えばケース部分
４３は大きい温度膨張を有する材料から、ケース部分４
４は小さい温度膨張を有する材料から製作されている。
ケース部分４３、４４に対する相応の材料選定および形
状選定によりファイバ‐ブラッグ格子４２の温度Ｔに関
係する反射特性が設定される。特に、ケース部分４３、
４４間の光導波路４１に与えられているバイアス応力に
基づいて、温度変化に関係する負の波長変化（＝負の波
長‐温度勾配）を設定することも可能である。
【００４０】ファイバ‐ブラッグ格子に力を作用させる
ための他の可能なケース形態および配置はドイツ特許出
願公開第 199 39 583 号明細書に記載されている。すな
わちケースの使用により、光導波路４１内に配置されて
いるファイバ‐ブラッグ格子４２の自然の温度膨張が強
められ、所望の温度依存性を有するものとしても構成さ
れ得る。他の擾乱量（例えば機械的な振動Ｖ）に対する
相応の依存性も類似に実現される。
ための他の可能なケース形態および配置はドイツ特許出
願公開第 199 39 583 号明細書に記載されている。すな
わちケースの使用により、光導波路４１内に配置されて
いるファイバ‐ブラッグ格子４２の自然の温度膨張が強
められ、所望の温度依存性を有するものとしても構成さ
れ得る。他の擾乱量（例えば機械的な振動Ｖ）に対する
相応の依存性も類似に実現される。
【００４１】図４に示されているように、光導波路４１
内に配置されているファイバ‐ブラッグ格子４２を有す
る補償要素４０は、ケースの代わりに、層４６をも有し
得る。層４６は、擾乱量が波長変化Δλを生じさせるよ
うに選ばれている。
内に配置されているファイバ‐ブラッグ格子４２を有す
る補償要素４０は、ケースの代わりに、層４６をも有し
得る。層４６は、擾乱量が波長変化Δλを生じさせるよ
うに選ばれている。
【００４２】図３および図４の両実施例の組み合わせも
同じく可能である。すなわち層を有し、かつケース内に
配置されている光導波路４１も使用され得る。
同じく可能である。すなわち層を有し、かつケース内に
配置されている光導波路４１も使用され得る。
【００４３】例として以下に磁界または電流感受性の光
学的センサ５０に対する補償要素４０の構成が説明され
る。測定量感受性はこのセンサ形式ではいわゆるヴェル
デ定数により決定される。ヴェルデ定数は検出すべき量
（ここでは磁界）との関係を示すだけでなく、補償すべ
き擾乱量（例えば温度）ならびに入力光信号Ｓ１の波長
λとの関係をも示す。
学的センサ５０に対する補償要素４０の構成が説明され
る。測定量感受性はこのセンサ形式ではいわゆるヴェル
デ定数により決定される。ヴェルデ定数は検出すべき量
（ここでは磁界）との関係を示すだけでなく、補償すべ
き擾乱量（例えば温度）ならびに入力光信号Ｓ１の波長
λとの関係をも示す。
【００４４】ヴェルデ定数の温度依存性はセンサ５０の
温度使用範囲内でほぼ０．０１％／℃と０．０２％／℃
との間である。ここに考察される−４０℃と＋８０℃と
の間の温度使用範囲内ではヴェルデ定数の線形な温度依
存性が仮定される。測定結果は１２０℃の全温度範囲Δ
Ｔに亘って温度により惹き起こされる偏差（±０．６％
〜±１．２％）を有する。この望ましくない影響が補償
されなければならない。
温度使用範囲内でほぼ０．０１％／℃と０．０２％／℃
との間である。ここに考察される−４０℃と＋８０℃と
の間の温度使用範囲内ではヴェルデ定数の線形な温度依
存性が仮定される。測定結果は１２０℃の全温度範囲Δ
Ｔに亘って温度により惹き起こされる偏差（±０．６％
〜±１．２％）を有する。この望ましくない影響が補償
されなければならない。
【００４５】ヴェルデ定数の波長依存性は例えば０．０
００３％／ｐｍである（A.H.Roseほか“焼鈍された光学
的ファイバ電流センサにおけるヴェルデ定数の分散”、
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ、第１５巻、第５号、１９９７、第８０３
〜８０７頁参照）。温度により惹き起こされる偏差（±
０．６％〜±１．２％）を補償するためには、補償要素
４０は３３ｐｍ／℃〜６６ｐｍ／℃の温度に関係する波
長変化を有するべきであろう。１２０℃の全温度範囲Δ
Ｔに亘って４ｎｍ〜８ｎｍの波長変化が生じ、ここで考
察される例に使用されるファイバ‐ブラッグ格子４２は
約８５０ｎｍの重心点波長を有する。
００３％／ｐｍである（A.H.Roseほか“焼鈍された光学
的ファイバ電流センサにおけるヴェルデ定数の分散”、
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙ、第１５巻、第５号、１９９７、第８０３
〜８０７頁参照）。温度により惹き起こされる偏差（±
０．６％〜±１．２％）を補償するためには、補償要素
４０は３３ｐｍ／℃〜６６ｐｍ／℃の温度に関係する波
長変化を有するべきであろう。１２０℃の全温度範囲Δ
Ｔに亘って４ｎｍ〜８ｎｍの波長変化が生じ、ここで考
察される例に使用されるファイバ‐ブラッグ格子４２は
約８５０ｎｍの重心点波長を有する。
【００４６】ファイバ‐ブラッグ格子４２内の波長シフ
トの自然の温度依存性は約６．５ｐｍ／℃のオーダーに
あり、補償のために必要とされる３３ｐｍ／℃〜６６ｐ
ｍ／℃の値に比較して過度に低い。従って温度依存性は
相応の層４６の使用により高められる。例えばY.Liu ほ
か“ポリマーパッケージングを有するファイバ‐ブラッ
グ格子の高められた圧力および温度感度”、ＳＰＩＥ、
第３７４０巻、１９９９、第２８４〜２８７頁に記載さ
れている５０ｐｍ／℃を有するポリマーを層４６の材料
として使用する際には、まさにここで必要とされる３３
ｐｍ／℃と６６ｐｍ／℃との間の範囲内にある値が達成
される。相応して他の層材料により、他の要求される、
温度または他の補償すべき擾乱量により惹き起こされる
補償要素４０内の波長変化も達成される。
トの自然の温度依存性は約６．５ｐｍ／℃のオーダーに
あり、補償のために必要とされる３３ｐｍ／℃〜６６ｐ
ｍ／℃の値に比較して過度に低い。従って温度依存性は
相応の層４６の使用により高められる。例えばY.Liu ほ
か“ポリマーパッケージングを有するファイバ‐ブラッ
グ格子の高められた圧力および温度感度”、ＳＰＩＥ、
第３７４０巻、１９９９、第２８４〜２８７頁に記載さ
れている５０ｐｍ／℃を有するポリマーを層４６の材料
として使用する際には、まさにここで必要とされる３３
ｐｍ／℃と６６ｐｍ／℃との間の範囲内にある値が達成
される。相応して他の層材料により、他の要求される、
温度または他の補償すべき擾乱量により惹き起こされる
補償要素４０内の波長変化も達成される。
【図１】補償要素を用いて擾乱量補償された光学的な測
定値検出をするための装置を示す概略図。
定値検出をするための装置を示す概略図。
【図２】補償要素を用いて擾乱量補償された光学的な測
定値検出をするための別の装置を示す概略図。
定値検出をするための別の装置を示す概略図。
【図３】図１または図２による装置で使用するためのケ
ースを有する補償要素を示す概略断面図。
ースを有する補償要素を示す概略断面図。
【図４】図１または図２による装置で使用するための層
を有する補償要素を示す概略図。
を有する補償要素を示す概略図。
１０ 光源
２０ 受信器
３０ 結合要素
４０、４５ 補償要素、ブラッグ格子
４１ 光導波路
４２ ブラッグ格子
４３、４４ ケース部分
４６ 層
５０、５５ 光学的センサ
６０、６５ 擾乱量作用範囲
１００、２００ 擾乱量補償された光学的な測定値検出
のための装置 Ｓ１ 入力光信号 Ｓ２ 出力光信号 Ｍ 測定量 λ 波長 Δλ 波長変化 Ｔ 温度 Ｖ 振動
のための装置 Ｓ１ 入力光信号 Ｓ２ 出力光信号 Ｍ 測定量 λ 波長 Δλ 波長変化 Ｔ 温度 Ｖ 振動
Claims (8)
- 【請求項１】ａ）光信号（Ｓ１）が光学的センサ（５
０、５５）内で少なくとも検出すべき測定量（Ｍ）と供
給された光信号（Ｓ１）の波長（λ）と擾乱量（Ｔ、
Ｖ）とに関係して影響される、光学的センサ（５０、５
５）の擾乱量補償方法において、 ｂ）光信号（Ｓ１）が、光学的センサ（５０、５５）と
一緒に光学的センサ（５０、５５）および補償要素（４
０、４５）への擾乱量（Ｔ、Ｖ）のほぼ等しい作用を有
する共通の擾乱量作用範囲（６０、６５）内に位置して
いる補償要素（４０、４５）内にも供給され、 ｃ）補償要素（４０、４５）を通過する際に擾乱量
（Ｔ、Ｖ）の影響のもとにその波長を、 ｄ）光学的センサ（５０、５５）内で行われる部分影響
が、変更された波長に基づいて、かつ擾乱量（Ｔ、Ｖ）
に基づいて、少なくとも１つのほぼ互いに相殺するよう
に変更されることを特徴とする光学的センサの擾乱量補
償方法。 - 【請求項２】 光信号（Ｓ１）が、ブラッグ格子（４
０、４５）として構成されている補償要素内でその波長
を変更されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 光学的センサ（５０、５５）内で光信号
（Ｓ１）の擾乱量に関係する部分影響が温度（Ｔ）また
は振動（Ｖ）により惹き起こされることを特徴とする請
求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】ａ）光信号（Ｓ１）により通過され、測定
量（Ｍ）と光信号（Ｓ１）の波長（λ）と擾乱量（Ｔ、
Ｖ）とに対して感受性を有する、光学的センサ（５０、
５５）の擾乱量補償装置において、 ｂ）光信号（Ｓ１）により通過される補償要素（４０、
４５）であって、光学的センサ（５０、５５）と一緒に
光学的センサ（５０、５５）および補償要素（４０、４
５）への擾乱量（Ｔ、Ｖ）のほぼ等しい作用を有する共
通の擾乱量作用範囲（６０、６５）内に位置している補
償要素（４０、４５）を備え、 ｃ）補償要素（４０、４５）が、光信号（Ｓ１）が補償
要素（４０、４５）を通過する際に擾乱量（Ｔ、Ｖ）の
影響のもとに惹き起こされる波長変化（Δλ）が、続い
て光信号（Ｓ１）が光学的センサ（５０、５５）を通過
する際に波長に関係する部分影響を生じ、この部分影響
が少なくとも１つのほぼ光学的センサ（５０、５５）内
の擾乱量に関係する部分影響を補償することを特徴とす
る光学的センサの擾乱量補償装置。 - 【請求項５】 補償要素がブラッグ格子（４０、４５）
として構成されていることを特徴とする請求項４記載の
装置。 - 【請求項６】 補償要素が、温度（Ｔ）または振動
（Ｖ）の形態で存在している擾乱量に対して設計されて
いることを特徴とする請求項４または５記載の装置。 - 【請求項７】 補償要素（４０、４５）がケース（４
３、４４）を含み、ケース（４３、４４）の形態が、波
長変化（Δλ）が擾乱量（Ｔ、Ｖ）の影響のもとに行わ
れるように寄与することを特徴とする請求項４ないし６
の１つに記載の装置。 - 【請求項８】 補償要素（４０、４５）が層（４６）を
含んでいることを特徴とする請求項４ないし７の１つに
記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10140482A DE10140482B4 (de) | 2001-08-17 | 2001-08-17 | Verfahren und Vorrichtung zur Störgrößenkompensation eines optischen Sensors |
| DE10140482.4 | 2001-08-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003084014A true JP2003084014A (ja) | 2003-03-19 |
| JP4472239B2 JP4472239B2 (ja) | 2010-06-02 |
Family
ID=7695821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002237425A Expired - Fee Related JP4472239B2 (ja) | 2001-08-17 | 2002-08-16 | 光学的センサの擾乱量補償方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7064315B2 (ja) |
| EP (1) | EP1284425B1 (ja) |
| JP (1) | JP4472239B2 (ja) |
| CN (1) | CN1250974C (ja) |
| DE (2) | DE10140482B4 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1462810B1 (de) * | 2003-03-28 | 2015-09-09 | ABB Research Ltd. | Temperaturkompensierter elektrooptischer Spannungssensor |
| EP1462811A1 (de) * | 2003-03-28 | 2004-09-29 | Abb Research Ltd. | Elektrooptischer Spannungssensor für hohe Spannungen |
| DE102010012924B4 (de) * | 2010-03-26 | 2013-03-28 | Karlsruher Institut für Technologie | Massenstromsensor und Verfahren zur Bestimmung des Massenstroms in einem Rohr |
| GB2478990A (en) | 2010-03-26 | 2011-09-28 | E2V Tech | Magnetron with high gfrequency cathode heater power supply |
| GB201112161D0 (en) * | 2011-07-15 | 2011-08-31 | Qinetiq Ltd | Portal monitoring |
| DE112014003851B4 (de) | 2013-08-22 | 2020-12-24 | Leoni Kabel Gmbh | Sensorbaueinheit |
| CN106030318B (zh) | 2013-12-20 | 2020-11-17 | Abb电网瑞士股份公司 | 光纤传感器和方法 |
| DE102014103721A1 (de) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Endress + Hauser Conducta Gesellschaft für Mess- und Regeltechnik mbH + Co. KG | Optischer Sensor, insbesondere zur Bestimmung von Stoffkonzentrationen in wässrigen Lösungen mittels einer Chemilumineszenz-, Absorptions- oder Fluoreszenzmessung |
| CN105403763A (zh) * | 2015-11-02 | 2016-03-16 | 国家电网公司 | 一种光纤电流传感器费尔德常数温度补偿方法及装置 |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH516806A (de) * | 1970-06-09 | 1971-12-15 | Bbc Brown Boveri & Cie | Elektrooptische Vorrichtung zur Drehung der Polarisationsebene einer linear polarisierten Lichtwelle |
| US4002975A (en) * | 1976-02-26 | 1977-01-11 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | Electro-optic measurement of voltage on high-voltage power lines |
| DE2845625A1 (de) * | 1978-10-19 | 1980-04-30 | Siemens Ag | Anordnung zur elektrooptischen spannungsmessung |
| JPH0670653B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1994-09-07 | 日本碍子株式会社 | 光温度・電気量測定装置 |
| US5042898A (en) * | 1989-12-26 | 1991-08-27 | United Technologies Corporation | Incorporated Bragg filter temperature compensated optical waveguide device |
| DE4312183A1 (de) * | 1993-04-14 | 1994-10-20 | Siemens Ag | Optisches Meßverfahren zum Messen eines elektrischen Wechselstromes mit Temperaturkompensation und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP2818302B2 (ja) * | 1993-10-01 | 1998-10-30 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 温度補償付きの電気交流量の測定方法および装置 |
| US5394488A (en) * | 1993-11-30 | 1995-02-28 | United Technologies Corporation | Optical fiber grating based sensor |
| EP0786092B1 (de) | 1994-10-12 | 1999-04-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Optisches messverfahren und optische messvorrichtung zum messen einer elektrischen wechselspannung oder eines elektrischen wechselfeldes mit temperaturkompensation |
| WO1998027446A2 (en) * | 1996-12-03 | 1998-06-25 | Micron Optics, Inc. | Temperature compensated fiber bragg gratings |
| US6181851B1 (en) * | 1997-05-29 | 2001-01-30 | E-Tek Dynamics, Inc. | Temperature-compensated optical fiber package |
| US6016702A (en) * | 1997-09-08 | 2000-01-25 | Cidra Corporation | High sensitivity fiber optic pressure sensor for use in harsh environments |
| IT1305113B1 (it) * | 1998-12-21 | 2001-04-10 | Cselt Centro Studi Lab Telecom | Dispositivo a reticolo di bragg in fibra ottica con compensazionepassiva della temperatura. |
| DE19860409A1 (de) * | 1998-12-28 | 2000-06-29 | Abb Research Ltd | Faser-Bragg-Gitter Sensor zur Messung differentieller Drücke und von Strömungsgeschwindigkeiten |
| DE19938978A1 (de) * | 1999-08-19 | 2001-02-22 | Abb Research Ltd | Faseroptischer Drucksensor |
| US6477309B2 (en) * | 2000-06-13 | 2002-11-05 | Bti Photonics Inc. | Temperature-compensating arrangements and methods for optical fiber |
-
2001
- 2001-08-17 DE DE10140482A patent/DE10140482B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-08-05 DE DE50210224T patent/DE50210224D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-05 EP EP02017487A patent/EP1284425B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2002-08-16 JP JP2002237425A patent/JP4472239B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-19 US US10/222,786 patent/US7064315B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-08-19 CN CNB02130596XA patent/CN1250974C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1407343A (zh) | 2003-04-02 |
| US7064315B2 (en) | 2006-06-20 |
| EP1284425A2 (de) | 2003-02-19 |
| US20030034768A1 (en) | 2003-02-20 |
| CN1250974C (zh) | 2006-04-12 |
| DE50210224D1 (de) | 2007-07-12 |
| DE10140482A1 (de) | 2003-03-13 |
| DE10140482B4 (de) | 2008-11-13 |
| JP4472239B2 (ja) | 2010-06-02 |
| EP1284425A3 (de) | 2004-07-14 |
| EP1284425B1 (de) | 2007-05-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Simultaneous measurement of strain and temperature based on fiber sensor with Vernier effect | |
| Wang et al. | Sensitivity-enhanced fiber temperature sensor based on Vernier effect and dual in-line Mach–Zehnder interferometers | |
| JP5796254B2 (ja) | 光デバイスおよびファイバブラッググレーティングの使用方法 | |
| EP0023345B1 (en) | Optical sensing system | |
| CN101253392B (zh) | 光纤温度和压力传感器和包括它们的系统 | |
| US5591965A (en) | Multiparameter sensor system using a multiple grating fiber optic birefringent fiber | |
| US9025157B2 (en) | System and method for measuring perturbations using a slow-light fiber Bragg grating sensor | |
| Singh et al. | Simultaneously measuring temperature and strain using optical fiber microcavities | |
| EP2614344B1 (en) | Slow-light fiber bragg grating sensor | |
| Zhang et al. | Simultaneous measurement of refractive index and temperature by Mach–Zehnder cascaded with FBG sensor based on multi-core microfiber | |
| JP2016166898A (ja) | 低速光ファイバブラッググレーティングセンサを使用した光デバイス、光デバイスを構成する方法、およびファイバブラッググレーティングを使用する方法 | |
| Huang et al. | In-fiber Mach-Zehnder interferometer exploiting a micro-cavity for strain and temperature simultaneous measurement | |
| Wu et al. | Fiber sensor based on interferometer and Bragg grating for multiparameter detection | |
| Pizzaia et al. | Highly sensitive temperature sensing based on a birefringent fiber Sagnac loop | |
| JP2003084014A (ja) | 光学的センサの擾乱量補償方法および装置 | |
| Liu et al. | A dual-parameter fiber optic sensor based on FP-WGM composite microcavities | |
| Dong et al. | Temperature-independent fiber bending sensor based on a superimposed grating | |
| El-Gammal et al. | Strain sensing in underwater acoustics with a hybrid π-shifted FBG and different interrogation methods | |
| Kumar et al. | Fiber Bragg grating sensor interrogation using edge-filtering with long period grating modulated light source | |
| CN102959374A (zh) | 光纤双折射温度计和用于制造其的方法 | |
| Kadhim et al. | Temperature sensor based on fiber bragg grating (FBG), implementation, evaluation and spectral characterization study | |
| Urakseev et al. | Differential Fiber Optic Sensor Based on Bragg Gratings | |
| Azmi et al. | Intensity‐modulated temperature sensor based on fiber interferometer with optical bandpass filtering | |
| Yu et al. | Characteristics of in-fiber Mach-Zehnder interferometer formed by lateral offset splicing | |
| Liu et al. | Hybrid fiber-optic DC current sensor using parallel MZI-FPI interferometry and Vernier effect for ultrahigh sensitivity |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050805 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081002 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20081226 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090107 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090130 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090609 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20090908 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20090908 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20090911 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090915 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100202 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100303 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |