JPS6255089B2 - - Google Patents
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- JPS6255089B2 JPS6255089B2 JP4972380A JP4972380A JPS6255089B2 JP S6255089 B2 JPS6255089 B2 JP S6255089B2 JP 4972380 A JP4972380 A JP 4972380A JP 4972380 A JP4972380 A JP 4972380A JP S6255089 B2 JPS6255089 B2 JP S6255089B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
- G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
- G01K11/18—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance of materials which change translucency
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、複屈折性結晶の温度依存性を利用
した光温度センサの改良に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in optical temperature sensors that utilize the temperature dependence of birefringent crystals.
従来のこの種の光温度センサとしては第1図a
に示すものがあつた。この図において、5,1
4,23は複屈折性結晶でそれぞれの長さの比は
4:2:1になつている。4,6はそれぞれ偏光
子及び検光子で、互いに光を透過する軸が直行し
ており、複屈折性結晶5のC軸はこれらの透過軸
と45°の角度をなしている。複屈折性結晶14及
び23をはさんで置かれている偏光子、検光子1
3,15及び22,24のC軸と透過軸の関係も
上記と同様である。1,10及び19は光であ
り、2,11,20は光フアイバ、3,12,2
1は光をコリメートするためのレンズ、7,16
及び25は集光するためのレンズ、8,17及び
26は光フアイバ、9,18,27は光の検出
器、40,41及び42は比較器である。 A conventional optical temperature sensor of this type is shown in Figure 1a.
I found the one shown here. In this figure, 5,1
4 and 23 are birefringent crystals whose length ratio is 4:2:1. Reference numerals 4 and 6 denote a polarizer and an analyzer, respectively, whose light transmitting axes are perpendicular to each other, and the C axis of the birefringent crystal 5 forms an angle of 45° with these transmission axes. Polarizer and analyzer 1 placed between birefringent crystals 14 and 23
The relationship between the C axis and the transmission axis of 3, 15 and 22, 24 is also the same as above. 1, 10 and 19 are lights, 2, 11, 20 are optical fibers, 3, 12, 2
1 is a lens for collimating light, 7, 16
and 25 are lenses for condensing light; 8, 17, and 26 are optical fibers; 9, 18, and 27 are light detectors; and 40, 41, and 42 are comparators.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
光フアイバ2によつて、温度の被測定位置へ光
1を導く。レンズ3によつて光フアイバ1からの
光を集光し、その光を偏光子4、複屈折性結晶
5、検光子6を透過させる。次にその光はレンズ
7によつて光フアイバ8へ集光され、検出器9に
よつて光電変換される。光1と同じ波長の光10
及び19も同様にそれぞれ光フアイバ11,2
0、レンズ12,21、偏光子13,22、複屈
折性結晶14,23、検光子15,24、レンズ
16,25、光フアイバ17,26を通り検出器
18,27によつて光電変換される。 An optical fiber 2 guides the light 1 to the location where the temperature is to be measured. The light from the optical fiber 1 is focused by the lens 3, and the light is transmitted through a polarizer 4, a birefringent crystal 5, and an analyzer 6. Next, the light is focused onto an optical fiber 8 by a lens 7 and photoelectrically converted by a detector 9. Light 10 with the same wavelength as light 1
and 19 are similarly connected to optical fibers 11 and 2, respectively.
0, lenses 12, 21, polarizers 13, 22, birefringent crystals 14, 23, analyzers 15, 24, lenses 16, 25, optical fibers 17, 26, and are photoelectrically converted by detectors 18, 27. Ru.
さて、偏光子、複屈折性結晶、検光子の順に透
過した光の強度Iは次のように表すことができ
る。 Now, the intensity I of light transmitted in the order of polarizer, birefringent crystal, and analyzer can be expressed as follows.
I=I0/2(1−cosδ) …(1)
δ=2π(ne−n0)/λl …(2)
ここでne、n0は複屈折性結晶の異常光屈折率及
び常光屈折率であり、lは結晶の長さ、λは光の
波長である。又、I0は結晶に入射する光の強度で
ある。 I=I 0 /2(1-cosδ) …(1) δ=2π(ne−n 0 )/λl …(2) Here, ne and n 0 are the extraordinary refractive index and ordinary refractive index of the birefringent crystal. where l is the length of the crystal and λ is the wavelength of light. Moreover, I 0 is the intensity of light incident on the crystal.
ところで、(2)式で表わされるリターデーシヨン
δは温度に比例して変化する。従つて検出器9,
18,27の出力は横軸を温度にとると、第1図
b,c,dのように変化することになる。これら
の出力の最大の1/2のレベルを基準にして比較器
42,41,40によつて比較すれば検出器2
7,18,9からの出力はそれぞれ2進コードの
第1、第2、第3位の桁に対応し、T1からT2ま
での温度をデジタル的に表現していることにな
る。もちろん精度はこの桁数を増やすことによつ
て向上する。T1とT2の温度は結晶の長さを選ぶ
ことによつて設定される。 By the way, the retardation δ expressed by equation (2) changes in proportion to the temperature. Therefore the detector 9,
The outputs of 18 and 27 change as shown in FIG. 1 b, c, and d when the horizontal axis represents temperature. If the comparators 42, 41, and 40 compare the level of 1/2 of the maximum of these outputs, the detector 2
The outputs from 7, 18, and 9 correspond to the first, second, and third digits of the binary code, respectively, and represent the temperature from T 1 to T 2 digitally. Of course, accuracy can be improved by increasing this number of digits. The temperatures of T 1 and T 2 are set by choosing the length of the crystal.
従来の光温度センサは以上のように構成されて
いるので、精度を上げるためには長い複屈折性結
晶が必要であつた。 Since the conventional optical temperature sensor is constructed as described above, a long birefringent crystal is required to improve accuracy.
この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、結晶中の光を繰り
返し反射させることによつて、短かい結晶で長い
伝搬距離が得られるようにすることにより安価か
つ高精度な光温度センサを提供することを目的と
している。 This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and by repeatedly reflecting light in the crystal, a long propagation distance can be obtained with a short crystal, thereby reducing the cost. The purpose of this invention is to provide a highly accurate optical temperature sensor.
本発明に係る光温度センサは、光ビームを発生
する投光部と、該投光部からの入射光が該結晶の
端面で順次反射し外部に取り出されるときの光の
光路長の比が1:2:…:2nとなるような所要
位置に部分反射膜又は全反射膜が設けられた複屈
折性結晶と、該複屈折性結晶から出射する光を受
光する受光部と、該受光部を通つた光の強度を測
定する検出部とを設けたものである。 The optical temperature sensor according to the present invention has a light projecting part that generates a light beam, and a ratio of the optical path length of the light when the incident light from the light projecting part is sequentially reflected on the end face of the crystal and taken out to the outside. :2:...: 2n A birefringent crystal provided with a partial reflection film or a total reflection film at a required position, a light receiving part that receives light emitted from the birefringent crystal, and the light receiving part. The sensor is equipped with a detection section that measures the intensity of the light that passes through it.
以下、この発明の一実施例を第2図を用いて説
明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
第2図はこの発明の一実施例による光温度セン
サを示す。第2図aにおいて、第1図aと同一符
号を付したものは同一または同等のものを示す
が、本実施例では複屈折性結晶5は薄い板状のも
の一枚を用いる。また、3は光1を集光して単色
光ビームを投射する投光部としてのレンズ、4は
レンズ3からの単色光ビームのうち直線偏光成分
のみを取り出す偏光子である。この例では偏光子
4は偏光子と検光子の二つの機能を兼ねている。
複屈折性結晶5の端面31及び32の所定位置に
は部分反射膜からなるビームスプリツタ28,2
9及び全反射膜30が設けられている。複屈折性
結晶の板厚方向がC軸であり、偏光子はこの軸に
対して45°の方向に透過軸を有しており検光子6
の透過軸はこれに直交している。6は部分反射膜
28を透過した光を検光する検光子、7,16は
それぞれ検光子6又は4を透過した光を受ける受
光部としてのレンズ、25は全反射膜30で反射
した光のうち検光子4を透過した光を受ける受光
部としてのレンズである。 FIG. 2 shows an optical temperature sensor according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2a, the same reference numerals as in FIG. 1a indicate the same or equivalent elements, but in this embodiment, a single thin plate-like birefringent crystal 5 is used. Further, 3 is a lens serving as a light projection unit that condenses the light 1 and projects a monochromatic light beam, and 4 is a polarizer that extracts only the linearly polarized component of the monochromatic light beam from the lens 3. In this example, the polarizer 4 has two functions: a polarizer and an analyzer.
At predetermined positions on the end faces 31 and 32 of the birefringent crystal 5, beam splitters 28 and 2 made of partially reflective films are installed.
9 and a total reflection film 30 are provided. The thickness direction of the birefringent crystal is the C-axis, and the polarizer has a transmission axis at 45 degrees to this axis.
The transmission axis of is perpendicular to this. 6 is an analyzer for analyzing the light transmitted through the partially reflective film 28; 7 and 16 are lenses serving as light receiving parts that receive the light transmitted through the analyzer 6 or 4, respectively; 25 is an analyzer for the light reflected by the total reflection film 30; Of these, a lens serves as a light receiving section that receives the light that has passed through the analyzer 4.
次に動作について説明する。 Next, the operation will be explained.
光1は光フアイバ2によつて被温度測定位置に
導びかれ、この光フアイバ2からの出射光はレン
ズ3によつてコリメートされる。このコリメート
された光ビームは偏光子4を通つて複屈折性結晶
5に入射し、この入射光は端面32に達すると、
ビームスプリツタ28によつてその半分の光は反
射され、残りの半分の光は検光子6を通つた後レ
ンズ7によつて集光され、光フアイバ8によつて
検出器9へ導びかれる。 The light 1 is guided by an optical fiber 2 to a temperature measuring position, and the light emitted from the optical fiber 2 is collimated by a lens 3. This collimated light beam enters the birefringent crystal 5 through the polarizer 4, and when this incident light reaches the end face 32,
Half of the light is reflected by the beam splitter 28, and the remaining half of the light passes through the analyzer 6, is focused by the lens 7, and is guided by the optical fiber 8 to the detector 9. .
さて、ビームスプリツタ28によつて反射され
再び複屈折性結晶5の中を進行することになつた
光は端面31に達し、ここでビームスプリツタ2
9によつてその半分の光はこれを透過して検光子
4を通り、レンズ16、光フアイバ17を通つた
後、検出器18によつて検出される。残りの半分
の光はビームスプリツタ29によつて反射され、
この反射光はさらに端面32に設けられた全反射
膜30によつて全反射され、端面31を透過して
検光子4を通り、レンズ25、光フアイバ26を
通つて検出器27によつて検出される。 Now, the light reflected by the beam splitter 28 and traveling through the birefringent crystal 5 again reaches the end face 31, where the beam splitter 2
Half of the light is transmitted by the detector 9, passes through the analyzer 4, passes through the lens 16 and the optical fiber 17, and is then detected by the detector 18. The remaining half of the light is reflected by the beam splitter 29,
This reflected light is further totally reflected by the total reflection film 30 provided on the end face 32, passes through the end face 31, passes through the analyzer 4, passes through the lens 25 and the optical fiber 26, and is detected by the detector 27. be done.
以上述べたように、検出器9,18,27に達
する光は、それぞれ複屈折性結晶板5の中を1:
2:4の光路長の比を持つて伝搬している。但し
一度ビームスプリツタを通るに従つて光の強度は
1/2になるので、検出器9,18,27の出力は
第2図b,c,dに示すようになる。そこで、そ
れぞれの出力の最大値の半分のレベルを基準にし
て比較器42,41,40によつて比較すれば、
その出力によつて2進コードにより表現された温
度の測定値が得られることになる。 As described above, the light reaching the detectors 9, 18, 27 passes through the birefringent crystal plate 5 by 1:
It propagates with an optical path length ratio of 2:4. However, once the light passes through the beam splitter, the intensity of the light becomes
Therefore, the outputs of the detectors 9, 18, and 27 become as shown in FIG. 2b, c, and d. Therefore, if the comparators 42, 41, and 40 compare the levels based on the half of the maximum value of each output,
Its output provides a temperature measurement expressed in binary code.
このような本実施例では、複屈折性結晶が短い
ものでも取り出される光の光路長を長くとること
ができ、これにより測定精度を向上できる。しか
も光フアイバの数を減らすことができるので装置
を安価にできる。 In this embodiment, even if the birefringent crystal is short, the optical path length of the extracted light can be increased, thereby improving measurement accuracy. Furthermore, since the number of optical fibers can be reduced, the cost of the device can be reduced.
なお、上記実施例では温度の検出出力が3ビツ
ト、即ち検出器が3個の場合を示したが、反射鏡
とビームスプリツタをさらに適当に付加すること
によつてこのビツト数を増大し、測定精度を向上
することを容易にできることは明らかである。 In the above embodiment, the temperature detection output is 3 bits, that is, the number of detectors is 3, but this number of bits can be increased by appropriately adding a reflecting mirror and a beam splitter. It is clear that the measurement accuracy can be easily improved.
以上のようにこの発明に係る光温度センサによ
れば、複屈折性結晶内で光を繰り返し反射させ、
光の光路長の比が1:2:…:2nとなるように
して光を結晶外に取り出すようにしたので、複屈
折性結晶が短かいものでも長い光路を形成でき、
しかも単一の結晶を用いることから測定精度の向
上を容易にでき、さらに光フアイバ数を少なくで
きるので、装置を安価かつ構造の簡単なものにす
ることができる効果がある。 As described above, according to the optical temperature sensor according to the present invention, light is repeatedly reflected within the birefringent crystal,
Since the ratio of the optical path length of the light is 1:2:...: 2n , the light is taken out of the crystal, so even if the birefringent crystal is short, a long optical path can be formed.
Furthermore, since a single crystal is used, measurement accuracy can be easily improved, and the number of optical fibers can be reduced, which has the effect of making the device inexpensive and simple in structure.
第1図aは従来の光温度センサの構成図、第1
図b,c,dはいずれも第1図aの各検出器、比
較器の出力特性図、第2図aはこの発明の一実施
例による光温度センサを示す構成図、第2図b,
c,dはいずれも第2図aの各検出器、比較器の
出力特性図である。
4…偏光子、5…複屈折性結晶、6…検光子、
28,29…ビームスプリツタ、30…全反射
膜、19,18,27…検出器。なお図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
Figure 1a is a configuration diagram of a conventional optical temperature sensor.
Figures b, c, and d are all output characteristic diagrams of the detectors and comparators in Figure 1a, Figure 2a is a configuration diagram showing an optical temperature sensor according to an embodiment of the present invention, Figure 2b,
Both c and d are output characteristic diagrams of each detector and comparator in FIG. 2a. 4... Polarizer, 5... Birefringent crystal, 6... Analyzer,
28, 29... Beam splitter, 30... Total reflection film, 19, 18, 27... Detector. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.
Claims (1)
してジグザグ状の光路を形成し、かつ該結晶内で
の光路長の比が1:2:…:2n(nは2以上の
整数)となるような位置で光が順次出射するよう
該結晶の端面の所要位置に部分反射膜及び全反射
膜を設けてなる複屈折結晶と、 該複屈折性結晶に偏光子を介して光を投射する
投光部と、 上記複屈折性結晶から出射した光を検光子を介
して受光するよう設けられた受光部と、 上記受光部を通過した光の強度を測定する検出
部とを備え、 該検出部の出力より温度検出を行なうことを特
徴とする光温度センサ。 2 前記偏光子は上記結晶の該偏光子のある面側
の検光子を兼ねるものであることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の光温度センサ。[Claims] 1. In an optical temperature sensor, light incident on a crystal is sequentially reflected at the end face of the crystal to form a zigzag optical path, and the ratio of optical path lengths within the crystal is 1:2. :...: 2n (n is an integer of 2 or more) A birefringent crystal in which a partial reflection film and a total reflection film are provided at required positions on the end face of the crystal so that light is sequentially emitted at positions such that n (n is an integer of 2 or more); a light projector that projects light onto the birefringent crystal via a polarizer; a light receiver that is provided to receive the light emitted from the birefringent crystal via an analyzer; What is claimed is: 1. An optical temperature sensor comprising: a detection section that measures the intensity of light; and temperature detection is performed from the output of the detection section. 2. The optical temperature sensor according to claim 1, wherein the polarizer also serves as an analyzer for a side of the crystal of the polarizer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4972380A JPS56145324A (en) | 1980-04-15 | 1980-04-15 | Optical temperature sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4972380A JPS56145324A (en) | 1980-04-15 | 1980-04-15 | Optical temperature sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56145324A JPS56145324A (en) | 1981-11-12 |
| JPS6255089B2 true JPS6255089B2 (en) | 1987-11-18 |
Family
ID=12839100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4972380A Granted JPS56145324A (en) | 1980-04-15 | 1980-04-15 | Optical temperature sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56145324A (en) |
-
1980
- 1980-04-15 JP JP4972380A patent/JPS56145324A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56145324A (en) | 1981-11-12 |
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