專利名稱：物理量測定方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在不受周圍環(huán)境等影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的壓力等物理量的差分值的物理量測定方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在控制煉油廠等的工廠時(shí)，要求測定在相互遠(yuǎn)離的位置存在的處理流體的壓力的差分值。
以前，這樣的場合，在2處的測定位置的分別設(shè)置壓力計(jì)，將該2臺(tái)的壓力計(jì)的測定值(電氣信號(hào))傳送到運(yùn)算電路進(jìn)行差分處理，從而測定2處的測定位置產(chǎn)生的壓力的差分值。
另外，設(shè)置測定壓力的差分值的差壓計(jì)，使用導(dǎo)入處理流體的導(dǎo)壓管，從2處的測定位置分別向差壓計(jì)導(dǎo)入處理流體，從而測定2處的測定位置產(chǎn)生的壓力的差分值。
采用這樣的導(dǎo)壓管的方法中，有導(dǎo)壓管阻塞而無法測定、以及導(dǎo)壓管破損導(dǎo)致處理流體向外部流出的問題。
因而，也可取代導(dǎo)壓管，采用封入硅油等的封入液的遠(yuǎn)程密封裝置，從2處的測定位置分別向差壓計(jì)傳送處理流體的壓力，從而測定2處的測定位置產(chǎn)生的壓力的差分值。
但是，若采用在2處的測定位置分別設(shè)置壓力計(jì)，并在運(yùn)算電路差分處理該2臺(tái)壓力計(jì)的測定值的方法，則必須設(shè)置2臺(tái)昂貴的壓力計(jì)，有成本高的問題。
另一方面，若采用使用導(dǎo)壓管并從2處的測定位置分別向差壓計(jì)導(dǎo)入處理流體的方法，則有導(dǎo)壓管阻塞而無法測定、以及導(dǎo)壓管破損導(dǎo)致處理流體向外部流出的問題。
另一方面，若采用使用遠(yuǎn)程密封裝置并從2處的測定位置分別向差壓計(jì)傳送處理流體的壓力的方法，則雖然沒有導(dǎo)壓管阻塞和處理流體向外部流出的危險(xiǎn)性，但是由于2根遠(yuǎn)程密封裝置在不同環(huán)境下配置，因而受溫度等的影響，有測定精度低下的問題。而且，該方法中，有遠(yuǎn)程密封裝置破損時(shí)封入液向外部泄漏的問題。
在這樣的背景技術(shù)下，本發(fā)明的目的是提供不受周圍環(huán)境影響下可實(shí)現(xiàn)正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值的新物理量測定技術(shù)的結(jié)構(gòu)。
而且，本發(fā)明的目的是提供在該測定時(shí)不受非測定對象的物理量影響，可實(shí)現(xiàn)正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值的新物理量測定技術(shù)的結(jié)構(gòu)。
發(fā)明的公開本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過反射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器，(b)與最前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置、向該傳感器傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器以外的各傳感器對應(yīng)設(shè)置，以經(jīng)由與前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光傳送到成對的傳感器的光纖，(d)以經(jīng)由與最后級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)從由檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
另外，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過透射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器，(b)與最前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器以外的各傳感器對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器串聯(lián)，將由該傳感器產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光向成對的傳感器傳送的光纖，(d)以由最后級的傳感器產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)從由檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
通過以上的構(gòu)成，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管和遠(yuǎn)程密封裝置等，使用光干涉測定該差分值，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值。
另一方面，通過該構(gòu)成執(zhí)行物理量的差分值的測定時(shí)，當(dāng)有必要在不受非測定對象的物理量影響下實(shí)現(xiàn)該測定的場合，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過反射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和通過反射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對，(b)與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置，以經(jīng)由與前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光向成對的傳感器對傳送的光纖，(d)以經(jīng)由與最后級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)在不受非測定對象的物理量的影響下，從檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
另外，當(dāng)有必要在不受非測定對象的物理量影響下實(shí)現(xiàn)物理量的差分值的測定的場合，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過透射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和通過透射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對，(b)與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器對串聯(lián)，以由該傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器對的光纖，(d)以由最后級的傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)在不受非測定對象的物理量的影響下，從檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
通過以上的構(gòu)成，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管和遠(yuǎn)程密封裝置等，使用光干涉測定該差分值，同時(shí)，此時(shí)以抵消非測定對象的物理量的影響的形態(tài)來測定物理量的差分值，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值，同時(shí)在不受非測定對象的物理量影響下可正確進(jìn)行測定。
圖面的簡單說明第1圖是第1實(shí)施例的本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成例。
第2圖是光的傳送模式的說明圖。
第3圖是光的傳送模式的說明圖。
第4圖是光的傳送模式的說明圖。
第5圖是光的傳送模式的說明圖。
第6圖是光的傳送模式的說明圖。
第7圖是揚(yáng)氏干涉計(jì)的說明圖。
第8圖是干涉條紋的強(qiáng)度的模型公式。
第9圖是干涉條紋生成的仿真結(jié)果的說明圖。
第10圖是運(yùn)算裝置的執(zhí)行處理的說明圖。
第11圖是運(yùn)算裝置的執(zhí)行處理的說明圖。
第12圖是干涉條紋的移動(dòng)的說明圖。
第13圖是具備法布里-珀羅構(gòu)造的傳感器的說明圖。
第14圖是具備法布里-珀羅構(gòu)造的傳感器的光量損失的仿真結(jié)果的說明圖。
第15圖是具備法布里-珀羅構(gòu)造的傳感器的光量損失的仿真結(jié)果的說明圖。
第16圖是具備法布里-珀羅構(gòu)造的傳感器的光量損失的仿真結(jié)果的說明圖。
第17圖是干涉條紋生成的仿真結(jié)果的說明圖。
第18圖是干涉條紋生成的仿真結(jié)果的說明圖。
第19圖是光源相干的仿真結(jié)果的說明圖。
第20圖是光源相干的仿真結(jié)果的說明圖。
第21圖是光源相干的仿真結(jié)果的說明圖。
第22圖是光源相干的仿真結(jié)果的說明圖。
第23圖是光源構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第24圖是傳感器構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第25圖是揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第26圖是揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第27圖是揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第28圖是LG(Lummer-Gehrcke)干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第29圖是LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第30圖是LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第31圖是LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法的說明圖。
第32圖是干涉條紋生成的仿真結(jié)果的說明圖。
第33圖是擴(kuò)大測定范圍的構(gòu)成的構(gòu)成例。
第34圖是實(shí)現(xiàn)集成化的構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第35圖是實(shí)現(xiàn)集成化的構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第36圖是實(shí)現(xiàn)集成化的構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第37圖是可多點(diǎn)測定的構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第38圖是多點(diǎn)測定方法的說明圖。
第39圖是干涉條紋生成的仿真結(jié)果的說明圖。
第40圖是高分子聚合體的特性的說明圖。
第41圖是向輸入光提供光路差的透射型的傳感器的說明圖。
第42圖是采用透射型傳感器時(shí)的一個(gè)構(gòu)成例。
第43圖是采用透射型傳感器時(shí)的一個(gè)構(gòu)成例。
第44圖是采用透射型傳感器時(shí)的一個(gè)構(gòu)成例。
第45圖是第2實(shí)施例的本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成例。
第46圖是光的傳送模式的說明圖。
第47圖是光的傳送模式的說明圖。
第48圖是光的傳送模式的說明圖。
第49圖是光的傳送模式的說明圖。
第50圖是光的傳送模式的說明圖。
第51圖是干涉條紋的強(qiáng)度的模型公式。
第52圖是運(yùn)算裝置的執(zhí)行處理的說明圖。
第53圖是運(yùn)算裝置的執(zhí)行處理的說明圖。
第54圖是干涉條紋的移動(dòng)的說明圖。
第55圖是具備法布里-珀羅構(gòu)造的傳感器的說明圖。
第56圖是光源構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第57圖是傳感器對的其它構(gòu)成例。
第58圖是可多點(diǎn)測定的構(gòu)成的一個(gè)構(gòu)成例。
第59圖是多點(diǎn)測定方法的說明圖。
第60圖是采用透射型傳感器時(shí)的一個(gè)構(gòu)成例。
發(fā)明的最佳實(shí)施例首先說明第1及第2實(shí)施例的概要，接著詳細(xì)說明第1及第2實(shí)施例。
第1實(shí)施例的概要 采用反射構(gòu)造的傳感器的構(gòu)成根據(jù)第1實(shí)施例，當(dāng)采用反射構(gòu)造的傳感器時(shí)，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過反射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器，(b)與最前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置、向該傳感器傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器以外的各傳感器對應(yīng)設(shè)置，以經(jīng)由與前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光傳送到成對的傳感器的光纖，(d)以經(jīng)由與最后級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)從由檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
采用透射構(gòu)造的傳感器的構(gòu)成根據(jù)第1實(shí)施例，當(dāng)采用透射構(gòu)造的傳感器時(shí)，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過透射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器，(b)與最前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器以外的各傳感器對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器串聯(lián)，將由該傳感器產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光向成對的傳感器傳送的光纖，(d)以由最后級的傳感器產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)從由檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
第1實(shí)施例的物理量差分值的測定原理這樣構(gòu)成的第1實(shí)施例中設(shè)置至少2個(gè)傳感器，根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差n×L(n是折射率，L是長度)等。
如果以最前級的傳感器具有光路差na×La的產(chǎn)生機(jī)能、次級的傳感器具有光路差nb×Lb的產(chǎn)生機(jī)能的情況為例來說明，若經(jīng)由與最前級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖向該最前級的傳感器輸入由光源發(fā)出的光，則通過該最前級的傳感器的光路差na×La的產(chǎn)生機(jī)能(若用反射構(gòu)造的傳感器來說明)產(chǎn)生光路長度不變化的光和光路長度變化na×La的光。
該2束光經(jīng)由與次級的傳感器對應(yīng)設(shè)置的光纖輸入次級的傳感器，通過該次級的傳感器的光路差nb×Lb的產(chǎn)生機(jī)能(若用反射構(gòu)造的傳感器來說明)產(chǎn)生以該輸入光為起點(diǎn)的光路長度不變化的光和光路長度變化nb×Lb的光。
然后，通過存在有在最前級的傳感器中接受na×La的光路長度的變化后輸入次級的傳感器并在其中不接受nb×Lb的光路長度的變化而傳送的光和在最前級的傳感器中不接受na×La的光路長度的變化而輸入次級的傳感器并在其中接受nb×Lb的光路長度的變化而傳送的光，產(chǎn)生具有(na×La-nb×Lb)因子的相位差，從而，在傳感器上生成與光路差(na×La-nb×Lb)相應(yīng)的干涉條紋。
由于與該光路差(na×La-nb×Lb)相應(yīng)的干涉條紋的條紋位置與測定對象的物理量的差分值對應(yīng)，因而，例如從無該差分值的場合的干涉條紋的位置檢出移動(dòng)量，根據(jù)該檢出的移動(dòng)量來計(jì)算測定對象的物理量的差分值。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管或遠(yuǎn)程密封裝置等，利用光干涉來測定該差分值，從而可以在不受周圍環(huán)境影響的情況下正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值。
即，由于光纖中傳送的全部的光波接受相同的相位變動(dòng)，導(dǎo)致干擾引起的干涉互相抵消，因而可以在不受周圍環(huán)境影響的情況下正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值。
第2實(shí)施例的概要[2-A]采用反射構(gòu)造的傳感器的構(gòu)成根據(jù)第2實(shí)施例，當(dāng)采用反射構(gòu)造的傳感器時(shí)，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過反射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和通過反射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對，(b)與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置，以經(jīng)由與前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光向成對的傳感器對傳送的光纖，(d)以經(jīng)由與最后級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入，并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由從光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)在不受非測定對象的物理量的影響下，從檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
采用透射構(gòu)造的傳感器的構(gòu)成根據(jù)第2實(shí)施例，當(dāng)采用透射構(gòu)造的傳感器時(shí)，本發(fā)明的物理量測定裝置包括(a)通過透射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和通過透射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對，(b)與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖，(c)與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器對串聯(lián)，以由該傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器對的光纖，(d)以由最后級的傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件，(e)檢測由光學(xué)部件出射的分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件，(f)在不受非測定對象的物理量的影響下，從檢測部件檢測的干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
第2實(shí)施例的物理量差分值的測定原理這樣構(gòu)成的第2實(shí)施例中，準(zhǔn)備至少2個(gè)傳感器對，由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合構(gòu)成。
若以最前級的傳感器對的一個(gè)傳感器具有光路差n1×L1(n1是折射率，L1是長度)的產(chǎn)生機(jī)能，次級的傳感器對中對應(yīng)的一個(gè)傳感器具有光路差n2×L2(n2是折射率，L2是長度)的產(chǎn)生機(jī)能為例來說明，則經(jīng)由與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖，當(dāng)向該最前級的傳感器輸入由光源發(fā)出的光時(shí)，通過該最前級的傳感器的光路差n1×L1的產(chǎn)生機(jī)能(若用反射構(gòu)造的傳感器進(jìn)行說明)產(chǎn)生光路長度不變化的光和光路長度變化n1×L1的光。
該2束光經(jīng)由與次級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖，輸入該次級的傳感器，通過該次級的傳感器的光路差n2×L2的產(chǎn)生機(jī)能(若用反射構(gòu)造的傳感器進(jìn)行說明)產(chǎn)生以該輸入光為起點(diǎn)的光路長度不變化的光和光路長度變化n2×L2的光。
從而，由于存在有在最前級的傳感器中接受n1×L1的光路長度的變化而輸入次級的傳感器并在其中不接受n2×L2的光路長度的變化而傳送的光和在最前級的傳感器中不接受n1×L1的光路長度的變化而輸入次級的傳感器并在其中接受n2×L2的光路長度的變化而傳送的光，因而產(chǎn)生具有(n1×L1-n2×L2)因子的相位差，從而，在傳感器上生成與光路差(n1×L1-n2×L2)相應(yīng)的干涉條紋。
該光路差(n1×L1-n2×L2)相應(yīng)的干涉條紋的條紋位置，當(dāng)采用根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器時(shí)，成為與測定對象的物理量的差分值和非測定對象的物理量的差分值對應(yīng)，另一方面，當(dāng)采用根據(jù)非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器時(shí)，成為與非測定對象的物理量的差分值對應(yīng)。
從而，若以測定對象的物理量是壓力、非測定對象的物理量是溫度的情況進(jìn)行說明，則前者的干涉條紋的位置D12a和后者的干涉條紋的位置D12b表示為D12a＝D12a(P，T)D12b＝D12b(T)其中，P＝P1-P2P1最前級的傳感器位置產(chǎn)生的壓力P2次級的傳感器位置產(chǎn)生的壓力
T＝T1-T2T1最前級的傳感器位置中的溫度T2次級的傳感器位置中的溫度從而，若差壓和溫度差變化，則傳感器對內(nèi)的一個(gè)傳感器生成的干涉條紋位置D12a改變?chǔ)12a＝C12a(P)×ΔP+C12a(T)×ΔT這里，C12a(P)表示與差壓相關(guān)的感度，作為溫度差一定的條件下求出的單位差壓量的干涉條紋的移動(dòng)量，可預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)求出。另外，C12a(T)表示與溫度差相關(guān)的感度，作為差壓一定的條件下求出的單位溫度差的干涉條紋的移動(dòng)量，可預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)求出。
另一方面，若溫度差變化，則傳感器對內(nèi)的另一個(gè)傳感器生成的干涉條紋位置D12b改變?chǔ)12b＝C12b(T)×ΔT這里，C12b(T)表示與溫度差相關(guān)的感度，作為差壓一定的條件下求出的單位溫度差的干涉條紋的移動(dòng)量，可預(yù)先通過實(shí)驗(yàn)求出。
從而，本發(fā)明中，首先，最初求出只對傳感器對內(nèi)的溫度作出反應(yīng)的傳感器生成的干涉條紋位置D12b的移動(dòng)量，將其除以預(yù)先求出的感度C12b(T)來求出溫度差ΔT。
接著，求出對傳感器對內(nèi)的壓力及溫度的兩方作出反應(yīng)的傳感器生成的干涉條紋位置D12a的移動(dòng)量，將該求出的移動(dòng)量ΔD12a和先前求出的溫度差ΔT和預(yù)先求出某感度C12a(P)、C12a(T)代入從ΔD12a＝C12a(P)×ΔP+C12a(T)×ΔT導(dǎo)出的ΔP＝(ΔD12a-C12a(T)×ΔT)/C12a(P)來測定差壓ΔP。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管和遠(yuǎn)程密封裝置等，使用光干涉測定該差分值，同時(shí)，此時(shí)以抵消非測定對象的物理量的影響的形態(tài)來測定物理量的差分值，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值，同時(shí)在不受非測定對象的物理量影響下可正確進(jìn)行測定。
即，光纖中傳送的全部的光波接受相同的相位變動(dòng)，從而干擾引起的干涉相互抵消，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值，同時(shí)，以抵消非測定對象的物理量的影響的形態(tài)來測定物理量的差分值，因而在不受非測定對象的物理量影響下可正確進(jìn)行測定。
第1實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容以在相互遠(yuǎn)離的測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的測定為具體例，詳細(xì)說明本發(fā)明第1實(shí)施例。
第1示第1實(shí)施例的本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成例。
該第1圖所示本發(fā)明的構(gòu)成例中，使用在第1測定點(diǎn)設(shè)置、根據(jù)第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第1傳感器1000a和在第2測定點(diǎn)設(shè)置、根據(jù)第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第2傳感器1000b，實(shí)現(xiàn)對第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的測定。
第1傳感器1000a包括在光闌等的受壓部件上設(shè)置的全反射鏡1001a；與全反射鏡1001a對向設(shè)置、反射輸入光的一部分同時(shí)透射剩余的另一部分的半透射鏡1002a；使透射半透射鏡1002a的光平行化并向全反射鏡1001a照射的透鏡1003a。
若半透射鏡1002a和全反射鏡1001a之間的距離用La表示，半透射鏡1002a和全反射鏡1001a之間的物質(zhì)的折射率用na表示，則該第1傳感器1000a對于輸入光，在用半透射鏡1002a反射的場合和用全反射鏡1001a反射的場合，產(chǎn)生2naLa光路差。
另一方面，第2傳感器1000b具有與第1傳感器1000a相同的構(gòu)造，包括在光闌等的受壓部件上設(shè)置的全反射鏡1001b；與全反射鏡1001b對向設(shè)置、反射輸入光的一部分同時(shí)透射剩余的另一部分的半透射鏡1002b；使透射半透射鏡1002b的光平行化并向全反射鏡1001b照射的透鏡1003b。
若半透射鏡1002b和全反射鏡1001b之間的距離用Lb表示，半透射鏡1002b和全反射鏡1001b之間的物質(zhì)的折射率用nb表示，則該第2傳感器1000b對于輸入光，在用半透射鏡1002b反射的場合和用全反射鏡1001b反射的場合，產(chǎn)生2nbLb光路差。
以下，為了便于說明，假定「na＝nb」，同時(shí)假定采用在第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差的場合使「La＝Lb」的第1傳感器1000a及第2傳感器1000b。
這樣構(gòu)成時(shí)，在第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間無壓力差的場合，「La＝Lb」成立，由于半透射鏡1002a和全反射鏡1001a之間的物質(zhì)和半透射鏡1002b和全反射鏡1001b之間的物質(zhì)相同，「na＝nb」成立，從而第1傳感器1000a產(chǎn)生的光路差2naLa和第2傳感器1000b產(chǎn)生的光路差2nbLb成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間有壓力差時(shí)，該2個(gè)光路差不同。
第1圖所示本發(fā)明的構(gòu)成例通過檢出該2個(gè)光路差的不同來實(shí)現(xiàn)對第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的測定，除了具備第1傳感器1000a及第2傳感器1000b，還包括光源1、光纖2、光纖3a、光分支結(jié)合器4a、光纖5、光纖3b、光分支結(jié)合器4b、光纖6、光分支結(jié)合器7、光纖8a、光纖8b、線段圖象傳感器9、運(yùn)算裝置10。
該光源1由發(fā)出低相干性光的LED等所謂白色光源構(gòu)成。光纖2是取出光源1發(fā)出的光的單模光纖。光纖3a與第1傳感器1000a對應(yīng)設(shè)置，是將光纖2取出的光傳送到第1傳感器1000a的單模光纖。
光分支結(jié)合器4a將光纖2和光纖3a結(jié)合，同時(shí)將經(jīng)由光纖3a逆向傳送的光分支。光纖5是取出光分支結(jié)合器4a分支的光的單模光纖。光纖3b與第2傳感器1000b對應(yīng)設(shè)置，是將光纖5取出的光傳送到第2傳感器1000b的單模光纖。
光分支結(jié)合器4b將光纖5和光纖3b結(jié)合，同時(shí)將經(jīng)由光纖3b逆向傳送的光分支。光纖6是取出光分支結(jié)合器4b分支的光的單模光纖。光分支結(jié)合器7將光纖6取出的光分成2束。
光纖8a是取出光分支結(jié)合器7分支的另一束光的單模光纖。光纖8b是取出由光分支結(jié)合器7分支的另一束光的單模光纖。線段圖象傳感器9檢出從光纖8a及光纖8b出射的光生成的干涉條紋。運(yùn)算裝置10從由線段圖象傳感器9檢出的干涉條紋的條紋位置，計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差。
另外，如后述，對于光纖3a、3b，不限于單模，也可以采用多模，對應(yīng)地，對于光纖2、5、6、8a、8b，也不限于單模，可以采用多模。
這樣構(gòu)成的本發(fā)明中存在4種光的傳送模式，即，如第2圖(a)所示，由全反射鏡1001a反射后由全反射鏡1001b反射而傳送的光的傳送模式，如第2圖(b)所示，由半透射鏡1002a反射后由半透射鏡1002b反射而傳送的光的傳送模式，如第2圖(c)所示，由半透射鏡1002a反射后由全反射鏡1001b反射而傳送的光的傳送模式，如第2圖(d)所示，由全反射鏡1001a反射后由半透射鏡1002b反射而傳送的光的傳送模式。
這里，為了便于說明，稱第2圖(a)所示傳送模式為第1傳送模式，第2圖(b)所示傳送模式為第2傳送模式，第2圖(c)所示傳送模式為第3傳送模式，第2圖(d)所示傳送模式為第4傳送模式。
從而，作為向線段圖象傳感器9出射的光的相位差，存在4種相位差(I)如第3圖所示，第1傳送模式和第2傳送模式的組合產(chǎn)生的相位差＝k×2(naLa+nbLb)(II)如第4圖所示，由第2傳送模式和第4傳送模式的組合(圖中的(a))及第1傳送模式和第3傳送模式的組合(圖中的(b))產(chǎn)生的相位差＝k×2naLa(III)如第5圖所示，由第2傳送模式和第3傳送模式的組合(圖中的(a))及第1傳送模式和第4傳送模式的組合(圖中的(b))產(chǎn)生的相位差＝k×2nbLb
(IV)如第6圖所示，由第3傳送模式和第4傳送模式的組合產(chǎn)生的相位差＝k×2(naLa-nbLb)。
另一方面，在光纖8a出射并到達(dá)線段圖象傳感器9上的任意點(diǎn)(z，0)的光和光纖8b出射的光之間，存在根據(jù)第7圖所示式(揚(yáng)氏干涉計(jì)的公式)計(jì)算出的光路差Δ。
這里，″h″表示線段圖象傳感器9和光纖8a、8b的末端之間的距離，″2a″表示光纖8a、8b的末端之間的距離。
從而，若光源1發(fā)出的光的相干長度用lc表示，則在lc≥Δ-2(naLa+nbLb)lc≥Δ-2(naLa-nbLb)lc≥Δ-2naLalc≥Δ-2nbLblc≥Δ+2(naLa+nbLb)lc≥Δ+2(naLa-nbLb)lc≥Δ+2naLalc≥Δ+2nbLb的條件成立時(shí)，在Δ＝2(naLa+nbLb)Δ＝2(naLa-nbLb)Δ＝2naLaΔ＝2nbLb的場所，線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋表現(xiàn)為高干涉強(qiáng)度。
該線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋的強(qiáng)度，若假定為具有高斯分布的光束強(qiáng)度的光束，則可根據(jù)第8圖所示模型公式進(jìn)行仿真。
第9示該仿真的一例。
這里，第9圖所示仿真是通過令第7圖中所示h為100mm，第7圖中所示a為10mm，na為空氣的折射率1，nb為空氣的折射率1，仿真(1)La＝150μm、Lb＝150μm時(shí)生成的干涉條紋、(2)La＝150μm、Lb＝200μm時(shí)生成的干涉條紋以及(3)La＝150μm，Lb＝250μm時(shí)生成的干涉條紋來進(jìn)行的。
圖中所示(i)是中央部的固定位置出現(xiàn)的中央干涉條紋，(ii)是基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋，(iii)是基于2naLa光路差因子的干涉條紋，(iv)是基于2nbLb光路差因子的干涉條紋，(v)是基于2(naLa+nbLb)光路差因子的干涉條紋。
從該仿真可明白，干涉條紋左右對稱地出現(xiàn)，配合Lb的增大，相互向逆方向移動(dòng)。
2(naLa-nbLb)光路差因子表示放置第1傳感器1000a的第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和放置第2傳感器1000b的第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓，從而，通過檢出基于該2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可計(jì)算該差壓。
運(yùn)算裝置10執(zhí)行計(jì)算該差壓的處理，第10圖及第11圖用流程圖形式圖示該處理內(nèi)容。
運(yùn)算裝置10執(zhí)行實(shí)際的測定前，通過執(zhí)行第10圖所示流程圖的處理，執(zhí)行計(jì)算實(shí)際的測定所必要的運(yùn)算參數(shù)并保存到存儲(chǔ)器的處理。
即，運(yùn)算裝置10在進(jìn)入實(shí)際的測定前，如第10圖所示流程圖所示，首先，最初在步驟10確定作為測定的基準(zhǔn)的差壓條件，將其在存儲(chǔ)器中保存。
接著，在步驟11，在該確定的基準(zhǔn)的差壓條件下，實(shí)際檢出基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的位置，將其作為干涉條紋位置的初始值在存儲(chǔ)器中保存。
此時(shí)干涉條紋位置的檢出，例如，采用線段圖象傳感器9輸出的象素值的微分值，通過檢出中央干涉條紋之后出現(xiàn)的微分極大值的位置來進(jìn)行。另外，為了提高分辨力，最好檢出左右對稱位置的條紋。
這里，基準(zhǔn)的差壓條件為零差壓時(shí)，由于中央干涉條紋成為干涉條紋位置的初始值，可省略該步驟11的處理。
接著，在步驟12，在確定的基準(zhǔn)的差壓條件下的附近，通過實(shí)際改變差壓，求出基于此時(shí)的2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋位置的移動(dòng)量，求出差壓變化對應(yīng)的干涉條紋的移動(dòng)量的變化率，并保存在存儲(chǔ)器。
另一方面，運(yùn)算裝置10執(zhí)行實(shí)際的測定時(shí)，通過第11圖所示流程圖的處理來測定差壓。
即，運(yùn)算裝置10進(jìn)入實(shí)際的測定后，如第11圖所示流程圖所示，首先，最初在步驟20檢出基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的位置。
此時(shí)的干涉條紋位置的檢出，例如，采用線段圖象傳感器9輸出的象素值的微分值，通過檢出中央干涉條紋之后出現(xiàn)的微分極大值的位置來進(jìn)行。另外，為了提高分辨力，最好檢出左右對稱位置的條紋。
接著，在步驟21，通過計(jì)算該檢出的干涉條紋位置和存儲(chǔ)器保存的干涉條紋位置的初始值的差分值，計(jì)算從干涉條紋位置的初始值開始的移動(dòng)量。
接著，在步驟22，通過將該計(jì)算的移動(dòng)量除以存儲(chǔ)器保存的差壓變化對應(yīng)的干涉條紋位置的移動(dòng)量的變化率，計(jì)算從存儲(chǔ)器保存的基準(zhǔn)的差壓條件開始的差壓的變位。
接著，在步驟23，通過相加該計(jì)算的差壓的變位和存儲(chǔ)器保存的基準(zhǔn)的差壓條件來計(jì)算現(xiàn)在的差壓，將其作為測定結(jié)果輸出。
這樣，運(yùn)算裝置10執(zhí)行檢出基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量并由此計(jì)算差壓并輸出的處理。
以上說明的構(gòu)成例中，第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差時(shí)，假定采用使「naLa＝nbLb」的第1傳感器1000a及第2傳感器1000b。
該場合，從第9圖的仿真結(jié)果可明白，基于表示第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的差壓的2(nbLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋，以基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋的位置為起點(diǎn)，隨著該差壓的絕對值的大小變大，以離開中央干涉條紋的形態(tài)移動(dòng)。
本發(fā)明，不限于采用這樣的構(gòu)成的第1傳感器1000a及第2傳感器1000b，也可以采用第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差時(shí)使「naLa≠nbLb」的第1傳感器1000a及第2傳感器1000b，該場合成為可測定負(fù)壓。
即，第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差時(shí)，當(dāng)采用使「naLa≠nbLb」的第1傳感器1000a及第2傳感器1000b時(shí)，由于基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋以中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，根據(jù)該2(naLa-nbLb)具有的符號(hào)所指定的方向移動(dòng)，因而，即使第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差為逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
例如，若假定「na＝nb」及「La＞Lb」進(jìn)行說明，則如第12圖(a)所示，若以0點(diǎn)表示中央干涉條紋的位置，則以M點(diǎn)所示的中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，″La-Lb″的值增大的場合，向箭頭A所示方向移動(dòng)，″La-Lb″的值減少的場合，向箭頭B所示方向移動(dòng)，因而，即使是第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差為逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
若假定「na＝nb」及「Lb＞La」進(jìn)行說明，則如第12圖(b)所示，若以0點(diǎn)表示中央干涉條紋的位置，則以M點(diǎn)所示中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，″Lb-La″的值增大的場合，向箭頭A所示方向移動(dòng)，″Lb-La″的值減少的場合，向箭頭B所示方向移動(dòng)，因而，即使是第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差為逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
如上述，由于運(yùn)算裝置10采用設(shè)定基準(zhǔn)的差壓條件，檢出該基準(zhǔn)的差壓條件下的干涉條紋的初始值，并檢出從其開始的變位來測定壓力的差分值的方法，因而，即使是表現(xiàn)出第12圖所示動(dòng)作的干涉條紋的移動(dòng)，也可以通過檢出該移動(dòng)來測定壓力的差壓值。
另外，以上說明的構(gòu)成例中，假定采用單模光纖3a、3b，但是也可采用多模光纖。
多模光纖的纖芯直徑由于比單模光纖的纖芯直徑大，因而，若光纖3a、3b采用多模，則可獲得從具有法布里-珀羅構(gòu)造的第1傳感器1000a返回的光高效地返回光纖3a的纖芯，同時(shí)從具有法布里-珀羅構(gòu)造的第2傳感器1000b返回的光高效地返回光纖3b的纖芯的優(yōu)點(diǎn)。
即，第13圖所示，具有法布里-珀羅構(gòu)造的第1傳感器1000a和第2傳感器1000b返回的光的一部分返回光纖3a和光纖3b的覆蓋層，若光纖3a和光纖3b的纖芯直徑大，則返回該覆蓋層的光的比例變小，從而，可獲得從第1傳感器1000a和第2傳感器1000b返回的光高效地返回光纖3a和光纖3b的纖芯的優(yōu)點(diǎn)。
這里，第13圖中，600是光纖的纖芯，601是光纖的覆蓋層，602是隨外力603而變動(dòng)的反射鏡，604是從纖芯600出射的光，605是反射鏡602反射的光。
另一方面，從第8圖所示干涉條紋強(qiáng)度的模型公式可明白，線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋根據(jù)具有由相干長度lc規(guī)定的衰減系數(shù)的γ(A)衰減項(xiàng)，成為具有由相干長度lc規(guī)定的寬度。
從而，基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋若不偏離基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋所具有的寬度，則無法檢出基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)。
這樣，有必要增加La和Lb的長度，此時(shí)，為了使光高效地返回光纖3a和光纖3b的纖芯，也有必要增加光纖3a和光纖3b的纖芯直徑。
這樣，光纖3a、3b若采用多模，則可獲得從第1傳感器1000a返回的光高效地返回光纖3a的纖芯，同時(shí)從第2傳感器1000b返回的光高效地返回光纖3b的纖芯的優(yōu)點(diǎn)，從而，可增加La及Lb的長度，因此獲得可正確測定基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
接著，說明對基于第1傳感器1000a和第2傳感器1000b的間隙長度L(La，Lb)的光量損失進(jìn)行的仿真的結(jié)果。
該仿真使用安裝有求解麥克斯韋的電磁波方程式的光束傳播法(Beam Propagation Method)的市售的軟件包，并令光纖的外徑為100μm，光纖的纖芯的折射率為1.45，光纖的覆蓋層的折射率為1.447，光的波長為0.84μm，間隙長度L間的媒體為空氣層，光纖的纖芯直徑Φ為10/20/40/60μm，第1傳感器1000a和第2傳感器1000b的間隙長度L為0.5/1/2.5/5/10/25/50/100μm來進(jìn)行。
第14圖至第16示該仿真的結(jié)果。這里，第15圖表示第14圖的仿真結(jié)果的一部分?jǐn)U大圖，第16圖表示第15圖的仿真結(jié)果的一部分?jǐn)U大圖。
第14圖至第16圖中，橫軸表示間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)，縱軸表示在光纖中1mm逆向傳播的場所中由反射光量對入射光量的比所定義的光量損失(％)。
從第15圖的仿真結(jié)果可明白，以0.1％的光量損失為標(biāo)準(zhǔn)的場合，當(dāng)纖芯直徑Φ為10μm時(shí)，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.5，間隙長度L的上限值大約為5μm。
另外，纖芯直徑Φ為20μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.8，間隙長度L的上限值大約為16μm。
另外，纖芯直徑Φ為40μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.2，間隙長度L的上限值大約為48μm。
另外，纖芯直徑Φ為60μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.5，間隙長度L的上限值大約為90μm。
從第16圖的仿真結(jié)果可明白，以0.01％的光量損失為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，纖芯直徑Φ為10μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.2，間隙長度L的上限值大約為2μm。
另外，纖芯直徑Φ為20μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.2，間隙長度L的上限值大約為4μm。
另外，纖芯直徑Φ為40μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.4，間隙長度L的上限值大約為16μm。
另外，纖芯直徑Φ為60μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.5，間隙長度L的上限值大約為30μm。
這樣，從光量損失的觀點(diǎn)看，當(dāng)提供光纖3a和光纖3b的纖芯直徑時(shí)，第1傳感器1000a和第2傳感器1000b的間隙長度L存在上限值。
例如，采用使纖芯直徑Φ為12.5μm的市售的單模光纖的場合，若光量損失抑制到0.1％，則必須令間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.6，間隙長度L為7.5μm以下。另外，采用使纖芯直徑Φ為50μm的市售的多模光纖的場合，若光量損失抑制到0.1％，則必須令間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.35，間隙長度L為67μm以下。
但是，容許光量損失增加的場合，當(dāng)然也可以增大該上限值。
另外，該條件到底是假定具備法布里-珀羅構(gòu)造的第1傳感器1000a和第2傳感器1000b而得出的，當(dāng)受壓部具備由光波導(dǎo)管構(gòu)成的其它構(gòu)造時(shí)，當(dāng)然不限于這樣的上限值。
如上述，其優(yōu)點(diǎn)在于，若第1傳感器1000a和第2傳感器1000b的間隙長度L(La，Lb)增大，則基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度顯著偏離，從而可正確檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
例如，第17圖(a)所示仿真結(jié)果是假定為單模光纖并令「La＝6μm，Lb＝5μm」，根據(jù)第8圖所示模型公式執(zhí)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于La、Lb小，因而基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋進(jìn)入基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度，實(shí)質(zhì)上不能檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
相對地，第17圖(b)所示仿真結(jié)果是假定多模光纖并令「La＝60μm，Lb＝35μm」，根據(jù)第8圖所示模型公式執(zhí)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于La、Lb增大，因而基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度偏離，從而可檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
這里，第17圖(a)(b)所示仿真結(jié)果是假定h＝100mm，a＝1.0mm，中心波長λ0＝850nm，發(fā)光頻帶半值寬度Δλ＝22nm，相干長度lc(0.44×λ02/Δλ)＝14μm，傳感器元件長度＝8mm而進(jìn)行的。
另外，圖中所示相干長度lc不是要與傳感器元件長度進(jìn)行對比，只是表示由相干長度lc規(guī)定的干涉條紋具有的寬度。
雖然從該仿真結(jié)果得出不能使用單模光纖的結(jié)論，但這是不真實(shí)的。
例如，第18圖所示仿真結(jié)果是假定為單模光纖并令「La＝20μm，Lb＝7μm」，根據(jù)第8圖所示模型公式而進(jìn)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度偏離，可檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
這里，該第18圖的仿真結(jié)果除了La、Lb以外的條件，與第17圖(a)(b)所示仿真結(jié)果相同。
從該第18圖的仿真結(jié)果可明白，光纖不一定要采用多模，也可采用單模。
接著，詳細(xì)說明構(gòu)成第1圖所示本發(fā)明的各構(gòu)成要素。
(A)光源1的構(gòu)成光源1是發(fā)低相干光的白色光源。若采用高相干光，則中央干涉條紋很難衰減，從而該寬度變大，從而，不可能正確檢出基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的位置。
第19圖至第22示為了對其檢證而執(zhí)行的仿真的結(jié)果。
這里，該仿真是令第7圖中所示h為100mm，第7圖中所示a為10mm，nb為空氣的折射率1，nb為空氣的折射率1，光源1的發(fā)光波長為850nm，La＝50μm，Lb＝150μm、200μm、250μm，通過仿真(1)光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為0.44nm時(shí)生成的干涉條紋，(2)光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為2.2nm時(shí)生成的干涉條紋，(3)光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為22nm時(shí)生成的干涉條紋，以及(4)光源1的發(fā)光頻帶半值寬度44nm時(shí)生成干涉條紋來進(jìn)行的。
第19圖所示仿真結(jié)果是光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為0.44nm時(shí)生成的干涉條紋，第20圖所示仿真結(jié)果是光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為2.2nm時(shí)生成的干涉條紋，第21圖所示仿真結(jié)果是光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為22nm時(shí)生成的干涉條紋，第22圖所示仿真結(jié)果是光源1的發(fā)光頻帶半值寬度為44nm時(shí)生成的干涉條紋。
這里，從發(fā)光波長λ。和發(fā)光頻帶半值寬度Δλ，光源1的相干長度lc可通過lc＝0.44×(λ02/Δλ)求出，因而第19圖所示仿真結(jié)果的相干長度lc為722μm，第20圖所示仿真結(jié)果的相干長度lc為144μm，第21圖所示仿真結(jié)果的相干長度lc為14μm，第22圖所示仿真結(jié)果的相干長度lc為7μm。
通過該仿真結(jié)果，若準(zhǔn)備發(fā)出發(fā)光頻帶半值寬度為22nm程度的低相干光的光源1，則可檢證出可檢出基于2(nbLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的位置。
即，相干長度lc若變大，則具有由相干長度lc規(guī)定的寬度的中央干涉條紋的寬度變大，從而基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋進(jìn)入中央干涉條紋的內(nèi)部，變得不可能檢出該干涉條紋的位置，因此必須采用發(fā)出低相干光的光源1。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的低相干的發(fā)光，如第23圖所示，也可采用準(zhǔn)備發(fā)光波長不同的多個(gè)光源1，將該光向光分支結(jié)合器4a傳送的構(gòu)成。
(B)第1傳感器1000a/第2傳感器1000b的構(gòu)成作為第1傳感器1000a，除了采用單一構(gòu)成的傳感器，如第24圖所示，也可采用設(shè)置具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器并用光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。這里，圖中所示11a是光分支結(jié)合器，設(shè)置成到并聯(lián)構(gòu)成的各傳感器的距離相等。
第1傳感器1000a是檢出第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的傳感器，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)的構(gòu)成，則各個(gè)傳感器對輸入光產(chǎn)生相同的2naLa光路差，從而可計(jì)算光學(xué)平均值，可高精度檢出第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力。
另外，作為第2傳感器1000b，除了采用單一構(gòu)成的傳感器，如第24圖所示，也可采用設(shè)置具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器并用光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。這里，圖中所示11b是光分支結(jié)合器，設(shè)置成到并聯(lián)構(gòu)成的各傳感器的距離相等。
第2傳感器1000b是檢出第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的傳感器，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)的構(gòu)成，則各個(gè)傳感器對輸入光產(chǎn)生相同的2nbLb光路差，從而可計(jì)算光學(xué)平均值，可高精度檢出第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力。
(C)揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成第1圖所示構(gòu)成例中，使用光分支結(jié)合器7將從第2傳感器1000b逆向傳送的光分支到光纖8a和光纖8b，從而構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
作為干涉計(jì)的構(gòu)成方法，不限于這樣的構(gòu)成方法，可以采用如第25圖～第27圖所示揚(yáng)氏干涉計(jì)和第28圖～第31圖所示LG干涉計(jì)等的各種構(gòu)成方法。
第25圖所示揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，取代經(jīng)由光分支結(jié)合器7與光纖6連接的光纖8a、8b，而在光纖6的前面設(shè)置具有2個(gè)狹縫或針孔的遮光板12，構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
另外，第26圖所示揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，取代單模光纖8a、8b而與雙模光纖13連接，構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
這里，第26圖中所示14是與光纖6和光纖13連接的連接器，15a、15b是將雙模光纖13出射的光向線段圖象傳感器9照射的全反射鏡。
另外，第27圖所示揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，采用第26圖的構(gòu)成方法時(shí)，還采用具備使從雙模光纖13出射的光直線偏光的偏光器16的構(gòu)成。設(shè)置偏光器16是為了通過提高偏光度使干涉性良好。
另外，第28圖所示LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，取代光纖8a、8b而設(shè)置圓錐狀的玻璃體17和使從光纖6出射的光平行并入射玻璃體17的底面部的透鏡18，從而構(gòu)成LG干涉計(jì)。該構(gòu)成方法中，生成具有2維擴(kuò)展的干涉條紋。
LG干涉計(jì)這樣構(gòu)成，使得通過該構(gòu)成，由透鏡18平行化的光在玻璃體17具備的錐部17a間反復(fù)多重反射，此時(shí)，該一部分通過玻璃體17而產(chǎn)生光路差Δ。
這里，玻璃體17具備的錐部17a也形成部分反射鏡。另外，玻璃體17和線段圖象傳感器9之間也設(shè)置有使通過玻璃體17的光平行化的透鏡。
另外，第29圖所示LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，取代采用第28圖的構(gòu)成方法的圓錐狀的玻璃體17而采用2張貼合的具有錐部19a的平面形狀的玻璃板19a、19b的構(gòu)成，從而構(gòu)成LG干涉計(jì)。
這里，LG干涉計(jì)這樣構(gòu)成，使得玻璃板19a和玻璃板19b之間形成全反射鏡19β，通過該構(gòu)成，在該全反射鏡19β和錐部19a之間進(jìn)行反復(fù)多重反射，此時(shí)，該一部分光通過玻璃板19a、19b，從而產(chǎn)生光路差Δ。
另外，第30圖所示LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，取代光纖8a、8b而設(shè)置在下面形成全反射鏡20α的平面玻璃板20和使光纖6出射的光平行并向平面玻璃板20入射的透鏡21，從而構(gòu)成LG干涉計(jì)。
LG干涉計(jì)這樣構(gòu)成，使得通過該構(gòu)成，由透鏡21平行化的光在平面玻璃板20的上面和下面之間反復(fù)多重反射，此時(shí)，該一部分光通過平面玻璃板20而產(chǎn)生光路差Δ。
另外，第31圖所示LG干涉計(jì)的構(gòu)成方法中，通過采用在第30圖的構(gòu)成方法中采用的平面玻璃板20上載置的又1個(gè)平面玻璃板22，構(gòu)成LG干涉計(jì)。
這里，LG干涉計(jì)這樣構(gòu)成，使得平面玻璃板20和其上載置的平面玻璃板22之間形成部分反射鏡20β，通過該構(gòu)成產(chǎn)生光路差Δ。
另外，構(gòu)成第30圖和第31圖的LG干涉計(jì)時(shí)，為了積極地形成光路差，最好采用具有錐部的平面玻璃板20和平面玻璃板22。
(D)實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大的揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成第1圖所示構(gòu)成例中，使用光分支結(jié)合器7，使從第2傳感器1000b逆向傳送的光分支到光纖8a和光纖8b，構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
該場合，通過光纖8a、8b的末端之間的距離(第7圖中所示2a)使干涉條紋的位置變化。
第32圖(a)圖示令a＝20mm、其它條件與第9圖所示仿真相同而進(jìn)行的仿真的結(jié)果，第32(b)圖示令a＝10mm而進(jìn)行的第9圖所示仿真的結(jié)果。
從該仿真結(jié)果可明白，若光纖8a、8b的末端之間的距離小，則干涉條紋位置的展開的寬度變大。
從而可明白，測定的壓力差大時(shí)，光纖8a、8b的末端之間的距離最好設(shè)置成大。因?yàn)樵摼嚯x若設(shè)置小，則測定的壓力差大時(shí)，偏離出線段圖象傳感器9的象素范圍。另一方面，測定的壓力差小時(shí)，光纖8a、8b的末端之間的距離最好設(shè)置小。因?yàn)樵摼嚯x若小，則分辨力提高。
因而，如第33圖所示，最好通過以光纖8a為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，以及以光纖8b為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，并使光出射到線段圖象傳感器9的最終級的光纖的出射間隔互不相同而形成的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大。
這里，線段圖象傳感器9可由一個(gè)構(gòu)成，也可由多個(gè)構(gòu)成。
采用該構(gòu)成時(shí)，運(yùn)算裝置10，例如，最初在最大差壓測定范圍測定差壓，接著，根據(jù)該測定的差壓，在進(jìn)入線段圖象傳感器9的象素范圍的差壓測定范圍內(nèi)，選擇分辨力最高的差壓測定范圍，進(jìn)行差壓再測定，從而，測定最終的差壓。
(E)實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的構(gòu)成為了實(shí)現(xiàn)安裝了第1圖所示構(gòu)成例的裝置的小型化，如第34圖和第35圖所示，最好將光纖2/光分支結(jié)合器4a/光纖5/光分支結(jié)合器4b/光纖6/光分支結(jié)合器7/光纖8a/光纖8b在一個(gè)平臺(tái)上集成。
而且，在采用實(shí)現(xiàn)第33圖所示測定范圍的擴(kuò)大的構(gòu)成時(shí)，如第36圖所示，也最好在1個(gè)平臺(tái)上集成。
這里，第34圖至第36圖中，700表示與第1傳感器1000a和第2傳感器1000b相當(dāng)?shù)牡?傳感器頭，800表示與第1傳感器1000a和第2傳感器1000b相當(dāng)?shù)牡?傳感器頭。
采用該集成化構(gòu)成時(shí)，第1傳感器1000a連接的光纖3a和第2傳感器1000b連接的光纖3b最好在可能范圍集成到該平臺(tái)。
接著，說明第1實(shí)施例的其它構(gòu)成例。
第37示第1實(shí)施例的其它構(gòu)成例。
第1圖所示構(gòu)成例中測定點(diǎn)為2處，而該構(gòu)成例中測定點(diǎn)為5處。
相應(yīng)地，第37圖的構(gòu)成例中，除了第1傳感器1000a及第2傳感器1000b，還具備在第3測定點(diǎn)設(shè)置，根據(jù)第3測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第3傳感器1000c；在第4測定點(diǎn)設(shè)置，根據(jù)第4測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第4傳感器1000d；在第5測定點(diǎn)設(shè)置，根據(jù)第5測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第5傳感器1000e。
該第3傳感器1000c通過與第1傳感器1000a相同的構(gòu)造，對輸入光產(chǎn)生2ncLc光路差。這里，Lc是半透射鏡1002c和全反射鏡1001c之間的距離，nc是半透射鏡1002c和全反射鏡1001c之間的物質(zhì)的折射率。
另一方面，第4傳感器1000d通過與第1傳感器1000a相同的構(gòu)造，對輸入光產(chǎn)生2ndLd光路差。這里，Ld是半透射鏡1002d和全反射鏡1001d之間的距離，nd是半透射鏡1002d和全反射鏡1001d之間的物質(zhì)的折射率。
另一方面，第5傳感器1000e通過與第1傳感器1000a相同的構(gòu)造，對輸入光產(chǎn)生2neLe光路差。這里，Le是半透射鏡1002e和全反射鏡1001e之間的距離，ne是半透射鏡1002e和全反射鏡1001e之間的物質(zhì)的折射率。
然后，配合第3傳感器1000c和第4傳感器1000d和第5傳感器1000e的設(shè)置，在第1圖所示構(gòu)成上，還設(shè)置光纖5α、光纖3c、光分支結(jié)合器4c、光纖5β、光纖3d、光分支結(jié)合器4d、光纖5γ、光纖3e、光分支結(jié)合器4e，同時(shí)，第1圖所示光纖6取出由光分支結(jié)合器4e分支的光，向光分支結(jié)合器7傳送。
這里，光纖5α是將光分支結(jié)合器4b分支的光取出的單模光纖。光纖3c是與第3傳感器1000c對應(yīng)設(shè)置，將光纖5α取出的光向第3傳感器1000c傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器4c將光纖5α和光纖3c結(jié)合，同時(shí)將光纖3c中逆向傳送來的光分支。
光纖5β是將光分支結(jié)合器4c分支的光取出的單模光纖。光纖3d是與第4傳感器1000d對應(yīng)設(shè)置，將光纖5β取出的光向第4傳感器1000d傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器4d將光纖5β和光纖3d結(jié)合，同時(shí)將光纖3d中逆向傳送來的光分支。
光纖5γ是將光分支結(jié)合器4d分支的光取出的單模光纖。光纖3e是與第5傳感器1000e對應(yīng)設(shè)置，將光纖5γ取出的光向第5傳感器1000e傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器4e將光纖5γ和光纖3e結(jié)合，同時(shí)將光纖3e中逆向傳送來的光分支。
通過該構(gòu)成，在線段圖象傳感器9上可生成具有與任意的2個(gè)測定點(diǎn)的壓力差對應(yīng)的干涉條紋位置的干涉條紋，如基于2(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋或基于2(naLa-ncLc)光路差因子的干涉條紋。
從而，采用該構(gòu)成例的本發(fā)明，如第38圖所示，可以用單一構(gòu)成的傳感器一次測定多個(gè)測定點(diǎn)的差壓。
若采用該構(gòu)成例的本發(fā)明，則例如第39圖所示形態(tài)中，在圖中的(ii)的位置，生成與第1測定點(diǎn)的壓力和第2測定點(diǎn)的壓力的差分值對應(yīng)的干涉條紋，在圖中的(iii)的位置，生成與第2測定點(diǎn)的壓力和第3測定點(diǎn)的壓力的差分值對應(yīng)的干涉條紋，在圖中的(iv)的位置，生成與第2測定點(diǎn)的壓力和第4測定點(diǎn)的壓力的差分值對應(yīng)的干涉條紋，在圖中的(v)的位置，生成與第4測定點(diǎn)的壓力和第5測定點(diǎn)的壓力的差分值對應(yīng)的干涉條紋，因而，通過這些干涉條紋位置，可以用單一構(gòu)成的傳感器一次測定多個(gè)測定點(diǎn)的差壓。
另外，圖中所示(i)是中央部的固定位置出現(xiàn)的中央干涉條紋，壓力差(光路差)越小，干涉條紋的位置在越靠近該中央干涉條紋的位置生成，因而，干涉條紋的出現(xiàn)順序有變動(dòng)的可能性，但是通常的測定對象中，不發(fā)生壓力差的順序的變化，因而通過本發(fā)明可執(zhí)行這樣的多個(gè)測定點(diǎn)的差壓測定。
這里，采用第37圖的構(gòu)成時(shí)，光纖不限于必須采用單模，也可采用多模。
另外，采用第37圖的構(gòu)成時(shí)，當(dāng)然可以采用產(chǎn)生第12圖所示干涉條紋的傳感器，此時(shí)2個(gè)測定點(diǎn)無壓力差時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋與中央干涉條紋不一致。
以上說明的構(gòu)成例中，通過采用具有通過全反射鏡1001a等響應(yīng)壓力而動(dòng)作使輸入光產(chǎn)生的光路差改變的機(jī)能的第1傳感器1000a等，來測定壓力差。
全反射鏡1001a等若響應(yīng)溫度而動(dòng)作，則采用本發(fā)明可測定溫度差，若全反射鏡1001a等響應(yīng)磁場強(qiáng)度而動(dòng)作，則采用本發(fā)明可測定磁場強(qiáng)度差，若全反射鏡1001a等響應(yīng)電場強(qiáng)度而動(dòng)作，則采用本發(fā)明可測定電場強(qiáng)度差。這樣，本發(fā)明不限于適用于壓力差的測定。
另一方面，本發(fā)明中，也可以采用全反射鏡1001a等不動(dòng)作，而通過改變?nèi)瓷溏R1001a等和半透射鏡1002a等之間的物質(zhì)的折射率來使輸入光產(chǎn)生的光路差變化的機(jī)能的傳感器。
例如，如第40圖所示，有通過高分子聚合體使折射率隨溫度變化的部件。若在全反射鏡1001a等和半透射鏡1002a等之間設(shè)置具備這樣的特性的高分子聚合體，則可測定溫度差。
一般，若物質(zhì)的溫度變化，壓力變化，濃度變化，磁場變化，電場變化，則該折射率和長度變化，從而，通過的光的相位差變化。
從而，通過在全反射鏡1001a等和半透射鏡1002a等之間設(shè)置該隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的物質(zhì)，即使全反射鏡1001a等不動(dòng)作，采用本發(fā)明也可測定壓力差等。
而且，采用這樣的隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的物質(zhì)時(shí)，也可設(shè)置透射型的傳感器取代第1傳感器1000a等的反射型的傳感器，其如第41圖所示，平行配置透明玻璃板900、901，通過在該2個(gè)玻璃板900、901間設(shè)置該隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的反應(yīng)物質(zhì)902使輸入光產(chǎn)生光路差。
第42示適用于這樣的透射型的傳感器的本發(fā)明的構(gòu)成例。
該構(gòu)成例中，采用根據(jù)第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使光路長度變化的透射型的第1傳感器2000a和根據(jù)第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使光路長度變化的透射型的第2傳感器2000b，測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值。
若2個(gè)玻璃板間的距離表示成La，2個(gè)玻璃板間的物質(zhì)的折射率表示成nb，則該第1傳感器2000a使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生naLa光路長度。
另一方面，第2傳感器2000b具有與第1傳感器2000a相同的構(gòu)造，若2個(gè)玻璃板間的距離表示成Lb，2個(gè)玻璃板間的物質(zhì)的折射率表示成na，則使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生nbLb光路長度。
以下，為了便于說明，假定「na＝nb」，同時(shí)，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差時(shí)，假定采用使「La＝Lb」的第1傳感器2000a及第2傳感器2000b。
這樣構(gòu)成時(shí)，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間無壓力差的場合，「La＝Lb」，并通過使第1傳感器2000a具有的2個(gè)玻璃板間的物質(zhì)和第2傳感器2000b具有的2個(gè)玻璃板間的物質(zhì)相同而使「na＝nb」，因而，由第1傳感器2000a產(chǎn)生的光路長度naLa和由第2傳感器2000b產(chǎn)生的光路長度nbLb成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間有壓力差的場合，該2個(gè)光路長度產(chǎn)生差異。
第42圖的構(gòu)成例是通過檢出該2個(gè)光路長度的差異，來實(shí)現(xiàn)測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的示例，除了具備第1傳感器2000a及第2傳感器2000b，還具備光源1、光纖30a、光分支結(jié)合器31a、光纖32a、光分支結(jié)合器33a、光纖30b、光分支結(jié)合器31b、光纖32b、光分支結(jié)合器33b、光纖6、光分支結(jié)合器7、光纖8a、光纖8b、線段圖象傳感器9、運(yùn)算裝置10。
該光源1由發(fā)出低相干性光的LED等的所謂白色光源構(gòu)成。光纖30a是將光源1發(fā)出的光取出并向第1傳感器2000a傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器31a將光纖30a中傳送的光分成2束，將其一輸入第1傳感器2000a。
光纖32a是以光分支結(jié)合器31a分支的另一束光為輸入，形成將第1傳感器2000a旁路的通路的單模光纖。光分支結(jié)合器33a將第1傳感器2000a輸出的光和光纖32a輸出的光結(jié)合。
光纖30b是將光分支結(jié)合器33a輸出的光向第2傳感器2000b傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器31b將光纖30b中傳送的光分成2束，將其一向第2傳感器2000b輸入。
光纖32b是以光分支結(jié)合器31b分支的另一束光為輸入，形成將第2傳感器2000b旁路的通路的單模光纖。光分支結(jié)合器33b將第2傳感器2000b輸出的光和光纖32b輸出的光結(jié)合。
光纖6是將光分支結(jié)合器33b分支的光取出的單模光纖。光分支結(jié)合器7將光纖6取出的光分支成2束。光纖8a是將光分支結(jié)合器7分支的一束光取出的單模光纖。光纖8b是將光分支結(jié)合器7分支的另一束光取出的單模光纖。
線段圖象傳感器9檢出從光纖8a及光纖8b出射的光所生成的干涉條紋。運(yùn)算裝置10從線段圖象傳感器9檢出的干涉條紋的條紋位置，計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差。
在該構(gòu)成例的場合存在4種光傳送模式，即，(I)透射第1傳感器2000a后，透射第2傳感器2000b的光傳送模式，(II)在將第1傳感器2000a旁路的光纖32a中傳送后，在將第2傳感器2000b旁路的光纖32b中傳送的光傳送模式和，(III)在將第1傳感器2000a旁路的光纖32a中傳送后，透射第2傳感器2000b的光傳送模式，(IV)透射第1傳感器2000a后，在將第2傳感器2000b旁路的光纖32b中傳送的光傳送模式。
考慮到光纖32a、32b產(chǎn)生的光路長度固定，則若以(III)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生nbLb光路長度，若以(IV)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生naLa光路長度，從而，向線段圖象傳感器9出射的光的相位差中存在相位差，相位差＝k×(naLa-nbLb)。
該(naLa-nbLb)光路差因子表示第1傳感器2000a所在第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2傳感器2000b所在第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓，從而，如第1圖的構(gòu)成例所說明，通過檢出基于該(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可計(jì)算該差壓。
這樣，即使是采用透射型的第1傳感器2000a及第2傳感器2000b的第42圖的構(gòu)成例，通過檢出基于(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓。
這里，采用第42圖的構(gòu)成時(shí)，光纖不限于必須采用單模，也可采用多模。
另外，采用第42圖的構(gòu)成時(shí)，當(dāng)然可以采用產(chǎn)生第12圖所示干涉條紋的傳感器，此時(shí)2個(gè)測定點(diǎn)無壓力差時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋與中央干涉條紋不一致。
另外，即使采用第42圖的構(gòu)成例的場合，作為第1傳感器2000a，除了單一構(gòu)成的傳感器，如第43圖所示，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。
第1傳感器2000a是檢出第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的傳感器，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成，則各個(gè)傳感器使輸入光產(chǎn)生相同naLa光路長度，從而成為計(jì)算光學(xué)平均值，可高精度檢出第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力。
另外，作為第2傳感器2000b，除了單一構(gòu)成的傳感器，如第43圖所示，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。
第2傳感器2000b是檢出第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的傳感器，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成，則各個(gè)傳感器使輸入光產(chǎn)生相同nbLb光路長度，從而成為計(jì)算光學(xué)平均值，可高精度檢出第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力。
第42圖的構(gòu)成例中，采用如下方法，即通過采用將第1傳感器2000a旁路的光纖32a使輸入光在通過第1傳感器2000a時(shí)產(chǎn)生naLa光路差，通過采用將第2傳感器2000b旁路的光纖32b使輸入光在通過第2傳感器2000b時(shí)產(chǎn)生nbLb光路差，但是，如第44圖所示，也可以取代將第1傳感器2000a旁路的光纖32a，采用使輸入光產(chǎn)生與第1傳感器2000a不同的光路長度q×naLa(q是1以外的值)的傳感器2001a，同時(shí)，取代將第2傳感器2000b旁路的光纖32b，采用使輸入光產(chǎn)生與第2傳感器2000b不同的光路長度q×nbLb的傳感器2001b。
該場合存在4種光傳送模式，即，(I)透射第1傳感器2000a后，透射第2傳感器2000b的光傳送模式，(II)透射取代光纖32a的傳感器2001a后透射取代光纖32b的傳感器2001b的光傳送模式，(III)透射取代光纖32a的傳感器2001a后透射第2傳感器2000b的光傳送模式，(IV)透射第1傳感器2000a后透射取代光纖32b的傳感器2001b的光傳送模式。
若以該(III)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生「q×naLa+nbLb」光路長度，若以(IV)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生「naLa+q×nbLb」光路長度，從而，向線段圖象傳感器9出射的光的相位差中存在相位差，相位差＝k×(q-1)×(naLa-nbLb)。
從而，即使采用第44圖所示構(gòu)成例，通過檢出基于(q-1)×(naLa-nbLb)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可以測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓。
即使采用該第44圖的構(gòu)成時(shí)，作為第1傳感器2000a，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件，作為取代光纖32a的傳感器2001a，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。
作為第2傳感器2000b，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件，作為取代光纖32b的傳感器2001b，也可以采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成的部件。
這里，采用第44圖的構(gòu)成例時(shí)，當(dāng)然可以采用產(chǎn)生第12圖所示干涉條紋的傳感器，此時(shí)2個(gè)測定點(diǎn)無壓力差時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋與中央干涉條紋不一致。
另外，第42圖至第44圖中，測定點(diǎn)是2處，測定點(diǎn)是3處以上的場合，則在傳感器串聯(lián)的形態(tài)下設(shè)置光纖及光分支結(jié)合器。
另外，實(shí)現(xiàn)第42圖至第44圖的構(gòu)成例時(shí)，如第33圖所示，最好通過以光纖8a為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，以及以光纖8b為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，并使光出射到線段圖象傳感器9的最終級的光纖的出射間隔互不相同而形成的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大。這里，線段圖象傳感器9可由一個(gè)構(gòu)成，也可由多個(gè)構(gòu)成。
實(shí)現(xiàn)第42圖至第44圖的構(gòu)成例時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)小型化，如第34圖和第35圖和第36圖所示，最好盡可能將光纖和光分支結(jié)合器集成到一個(gè)平臺(tái)。
第2實(shí)施例的詳細(xì)內(nèi)容以在相互遠(yuǎn)離的測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的測定為具體例，詳細(xì)說明第2實(shí)施例的本發(fā)明。
第45示第2實(shí)施例的本發(fā)明的一個(gè)構(gòu)成例。
該第45圖所示本發(fā)明的構(gòu)成例中，使用第1測定點(diǎn)設(shè)置的第1傳感器對100和第2測定點(diǎn)設(shè)置的第2傳感器對200，測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值。
第1傳感器對100由受到第1測定點(diǎn)中的溫度的影響的同時(shí)根據(jù)第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第1壓力溫度傳感器100a和只根據(jù)第1測定點(diǎn)中的溫度使輸入光產(chǎn)生光路差的第1溫度傳感器100b構(gòu)成。
另一方面，第2傳感器對200由受到第2測定點(diǎn)中的溫度的影響的同時(shí)根據(jù)第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使輸入光產(chǎn)生光路差的第2壓力溫度傳感器200a和只根據(jù)第2測定點(diǎn)中的溫度使輸入光產(chǎn)生光路差的第2溫度傳感器200b構(gòu)成。
第1壓力溫度傳感器100a由設(shè)置在光闌等的受壓部件上的全反射鏡101a、與全反射鏡101a對向設(shè)置并反射輸入光的一部分的同時(shí)使剩余部分透射的半透射鏡102a以及使透射半透射鏡102a的光平行并向全反射鏡101a照射的透鏡103a構(gòu)成。
若半透射鏡102a和全反射鏡101a之間的距離表示成L1a，半透射鏡102a和全反射鏡101a之間的物質(zhì)的折射率表示成n1a，則當(dāng)由半透射鏡102a反射的場合和由全反射鏡101a反射的場合，該第1壓力溫度傳感器100a使輸入光產(chǎn)生2n1aL1a光路差。
另外，第1溫度傳感器100b由設(shè)置在光闌等的受壓部件上的全反射鏡101b、與全反射鏡101b對向設(shè)置并反射輸入光的一部分的同時(shí)使剩余部分透射的半透射鏡102b以及使透射半透射鏡102b的光平行并向全反射鏡101b照射的透鏡103b構(gòu)成。
若半透射鏡102b和全反射鏡101b之間的距離表示成L1b，半透射鏡102b和全反射鏡101b之間物質(zhì)的折射率表示成n1b，則當(dāng)由半透射鏡102b反射的場合和由全反射鏡101b反射的場合，該第1溫度傳感器100b使輸入光產(chǎn)生2n1bL1b光路差。
另一方面，第2壓力溫度傳感器200a具有與第1壓力溫度傳感器100a相同的構(gòu)造，由設(shè)置在光闌等的受壓部件的全反射鏡201a、與全反射鏡201a對向設(shè)置并反射輸入光的一部分的同時(shí)使剩余部分透射的半透射鏡202a以及使透射半透射鏡202a的光平行并向全反射鏡201a照射的透鏡203a構(gòu)成。
若半透射鏡202a和全反射鏡201a之間的距離表示成L2a，半透射鏡202a和全反射鏡201a之間物質(zhì)的折射率表示成n2a，則當(dāng)由半透射鏡202a反射的場合和由全反射鏡201a反射的場合，該第2壓力溫度傳感器200a使輸入光產(chǎn)生2n2aL2a光路差。
另外，第2溫度傳感器200b具有與第1溫度傳感器100b相同的構(gòu)造，由設(shè)置在光闌等的受壓部件的全反射鏡201b、與全反射鏡201b對向設(shè)置并反射輸入光的一部分的同時(shí)使剩余部分透射的半透射鏡202b以及使透射半透射鏡202b的光平行并向全反射鏡201b照射的透鏡203b構(gòu)成。
若半透射鏡202b和全反射鏡201b之間的距離表示成L2b，半透射鏡202b和全反射鏡201b之間物質(zhì)的折射率表示成n2b，則當(dāng)用半透射鏡202b反射的場合和用全反射鏡201b反射的場合，該第2溫度傳感器200b使輸入光產(chǎn)生2n2bL2b光路差。
以下，為了便于說明，假定「n1a＝n2a」，同時(shí)假定采用第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差時(shí)使「L1a＝L2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a。
為了便于說明，假定「n1b＝n2b」，同時(shí)假定采用第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無溫度差時(shí)使「L1b＝L2b」的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b。
這樣構(gòu)成時(shí)，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力及溫度和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力及溫度之間無壓力差及溫度差的場合，「L1a＝L2a」，并且由于半透射鏡102a和全反射鏡101a之間的物質(zhì)和半透射鏡202a和全反射鏡201a之間的物質(zhì)相同而使「n1a＝n2a」，因而，第1壓力溫度傳感器100a產(chǎn)生的光路差2n1aL1a和第2壓力溫度傳感器200a產(chǎn)生的光路差2n2aL2a成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間有壓力差的場合，該2個(gè)光路差產(chǎn)生差異。而且，該光路差受到溫度的影響。
另一方面，第1測定點(diǎn)中的溫度和第2測定點(diǎn)中的溫度之間無溫度差的場合，「L1b＝L2b」，并且由于半透射鏡102b和全反射鏡101b之間的物質(zhì)和半透射鏡202b和全反射鏡201b之間的物質(zhì)相同而使「n1b＝n2b」，因而，第1溫度傳感器100b產(chǎn)生的光路差2n1bL1b和第2溫度傳感器200b產(chǎn)生的光路差2n2bL2b成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)中的溫度和第2測定點(diǎn)中的溫度之間有溫度差的場合，該2個(gè)光路差產(chǎn)生差異。
第45圖的構(gòu)成例是通過檢出這些光路差的差異，在不受第1及第2測定點(diǎn)中的溫度的影響下實(shí)現(xiàn)測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值的例子，除了具備第1傳感器對100及第2傳感器對200，還具備光源1、光纖2、光纖3a、光分支結(jié)合器50a、光分支結(jié)合器4a、光纖5、光纖3b、光分支結(jié)合器50b、光分支結(jié)合器4b、光纖6、光分支結(jié)合器7、光纖8a、光纖8b、線段圖象傳感器9、運(yùn)算裝置10。
該光源1由發(fā)出低相干性光的LED等的所謂白色光源構(gòu)成。光纖2是將光源1發(fā)出的光取出的單模光纖。光纖3a是與第1傳感器對100對應(yīng)設(shè)置，將光纖2取出的光向第1傳感器對100傳送的單模光纖。
光分支結(jié)合器50a將光纖3a中傳送來的光分成2束并輸入第1傳感器對100。光分支結(jié)合器4a將光纖2和光纖3a結(jié)合，同時(shí)將光纖3a中逆向傳送來的光分支。光纖5是將光分支結(jié)合器4a分支的光取出的單模光纖。光纖3b是與第2傳感器對200對應(yīng)設(shè)置，將光纖5取出的光向第2傳感器對200傳送的單模光纖。
光分支結(jié)合器50b將光纖3b中傳送來的光分成2束并輸入第2傳感器對200。光分支結(jié)合器4b將光纖5和光纖3b結(jié)合，同時(shí)將光纖3b中逆向傳送來的光分支。光纖6是將光分支結(jié)合器4b分支的光取出的單模光纖。光分支結(jié)合器7將光纖6取出的光分成2束。
光纖8a是將光分支結(jié)合器7分支的一束光取出的單模光纖。光纖8b是將光分支結(jié)合器7分支的另一束光取出的單模光纖。線段圖象傳感器9檢出由光纖8a及光纖8b出射的光生成的干涉條紋。運(yùn)算裝置10從線段圖象傳感器9檢出的干涉條紋的條紋位置，計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差。
另外，如后述，對于光纖3a、3b，不限于單模，也可以采用多模，對應(yīng)地，對于光纖2、5、6、8a、8b，也不限于單模，可以采用多模。
這樣構(gòu)成的本發(fā)明中，若用第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a的關(guān)系進(jìn)行說明，則存在4種光傳送模式，即，如第46圖(a)所示，由全反射鏡101a反射后由全反射鏡201a反射并傳送的光傳送模式，如第46圖(b)所示，由半透射鏡102a反射后由半透射鏡202a反射并傳送的光傳送模式，如第46圖(c)所示，由半透射鏡102a反射后由全反射鏡201a反射并傳送的光傳送模式，如第46圖(d)所示，由全反射鏡101a反射后由半透射鏡202a反射并傳送的光傳送模式。
這里，為了便于說明，第46圖(a)所示傳送模式稱為第1傳送模式，第46圖(b)所示傳送模式稱為第2傳送模式，第46圖(c)所示傳送模式稱為第3傳送模式，第46圖(d)所示傳送模式稱為第4傳送模式。
從而，作為向線段圖象傳感器9出射的光的相位差，存在4種相位差(I)如第47圖所示，第1傳送模式和第2傳送模式的組合產(chǎn)生的相位差＝k×2(n1aL1a+n2aL2a)(II)如第48圖所示，由第2傳送模式和第4傳送模式的組合(圖中的(a))及第1傳送模式和第3傳送模式的組合(圖中的(b))產(chǎn)生的相位差＝k×2n1aL1a(III)如第49圖所示，由第2傳送模式和第3傳送模式的組合(圖中的(a))及第1傳送模式和第4傳送模式的組合(圖中的(b))產(chǎn)生的相位差＝k×2n2aL2a(IV)如第50圖所示，由第3傳送模式和第4傳送模式的組合產(chǎn)生的相位差＝k×2(n1aL1a-n2aL2a)。
同樣，第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b的關(guān)系中也存在第46圖所示4種光傳送模式，從而，存在與第47圖至第50圖所示對應(yīng)的4種相位差k×2(n1bL1b+n2bL2b)、k×2n1bL1b、k×2n2bL2b、k×2(n1bL1b-n2bL2b)。
另一方面，在光纖8a出射并到達(dá)線段圖象傳感器9上的任意點(diǎn)(z，0)的光和光纖8b出射的光之間，存在根據(jù)第1實(shí)施例說明的第7圖所示式(揚(yáng)氏干涉計(jì)的公式)計(jì)算出的光路差Δ。
這里，″h″表示線段圖象傳感器9和光纖8a、8b的末端之間的距離，″2a″表示光纖8a、8b的末端之間的距離。
因此，若用第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a的關(guān)系進(jìn)行說明，光源1發(fā)出的光的相干長度用lc表示，則在lc≥Δ-2(n1aL1a+n2aL2a)lc≥Δ-2(n1aL1a-n2aL2a)lc≥Δ-2n1aL1a
lc≥Δ-2n2aL2alc≥Δ+2(n1aL1a+n2aL2a)lc≥Δ+2(n1aL1a-n2aL2a)lc≥Δ+2n1aL1alc≥Δ+2n2aL2a的條件成立時(shí)，在Δ＝2(n1aL1a+n2aL2a)Δ＝2(n1aL1a-n2aL2a)Δ＝2n1aL1aΔ＝2n2aL2a的場所，線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋表現(xiàn)為高干涉強(qiáng)度。
該線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋的強(qiáng)度，若假定為具有高斯分布的光束強(qiáng)度的光束，則可根據(jù)第51圖所示模型公式進(jìn)行仿真。
這里，該模型公式表示由第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a生成的干涉條紋，式中所包含的n1aL1a、n2aL2a隨壓力及溫度變化。
另外，對于由第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b生成的干涉條紋，用將該模型公式具有的n1aL1a、n2aL2a分別代入n1bL1b、n2bL2b(其僅僅隨溫度變化)的模型公式來計(jì)算強(qiáng)度。
可以說，第1實(shí)施例說明的第9圖的仿真結(jié)果表示由第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a生成的干涉條紋的仿真的一例。
但是，該場合，第9圖中的La置換成L1a，同時(shí)Lb置換成L2a，圖中所示(i)為中央部的固定位置出現(xiàn)的中央干涉條紋，(ii)是基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋，(iii)是基于2n1aL1a光路差因子的干涉條紋，(iv)是基于2n2aL2a光路差因子的干涉條紋，(v)是基于2(n1aL1a+n2aL2a)光路差因子的干涉條紋。
從該仿真可以明白，干涉條紋左右對稱地出現(xiàn)，隨著L2a的增大向相互向逆向移動(dòng)。
2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子表示第1壓力溫度傳感器100a所在第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2壓力溫度傳感器200a所在第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓，從而，通過檢出基于該2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可測定該差壓。
但是，第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a受到溫度的影響，因而，檢出基于該2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量并根據(jù)它來計(jì)算差壓的過程中，是受到了溫度的影響的差壓測定。
另一方面，同樣，第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b的關(guān)系中，在相同條件下，Δ＝2(n1bL1b+n2bL2b)Δ＝2(n1bL1b-n2bL2b)Δ＝2n1bL1bΔ＝2n2bL2b的場所表現(xiàn)出強(qiáng)干涉強(qiáng)度。
該2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子表示第1溫度傳感器100b所在第1測定點(diǎn)中的溫度和第2溫度傳感器200b所在第2測定點(diǎn)中的溫度的溫度差，從而通過檢出基于該2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可測定該溫度差。
另外，為了使第1壓力溫度傳感器100a和第1溫度傳感器100b不干涉，構(gòu)成使以下條件lc≤Δ-2(n1aL1a-n1bL1b)lc≤Δ+2(n1aL1a-n1bL1b)成立，同時(shí)，為了使第2壓力溫度傳感器200a和第2溫度傳感器200b不干涉，構(gòu)成使以下條件lc≤Δ-2(n2aL2a-n2bL2b)lc≤Δ+2(n2aL2a-n2bL2b)成立。
運(yùn)算裝置10執(zhí)行如下處理，即，檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，同時(shí)檢出基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，并在不受溫度的影響下根據(jù)它們計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓。
第52圖及第53圖以流程圖的形式圖示運(yùn)算裝置10的處理內(nèi)容。
運(yùn)算裝置10在進(jìn)入實(shí)際的測定前，通過執(zhí)行第52圖所示流程圖的處理，計(jì)算實(shí)際的測定所必要的運(yùn)算參數(shù)并在存儲(chǔ)器中保存。
即，運(yùn)算裝置10進(jìn)入實(shí)際的測定前，如第52圖所示流程圖所示，首先最初在步驟30確定成為測定基準(zhǔn)的差壓條件，并將其保存在存儲(chǔ)器。
接著，在步驟31，在該確定的基準(zhǔn)的差壓條件下，實(shí)際檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的位置，同時(shí)實(shí)際檢出基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的位置，并將其作為干涉條紋位置的初始值保存到存儲(chǔ)器。
這里，從第9圖的仿真結(jié)果可明白，第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差的場合，當(dāng)采用使「n1aL1a＝n2aL2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a時(shí)，基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋位置比基于2(n1aL1a+n2aL2a)和2n1aL1a和2n2aL2a光路差因子的干涉條紋的位置更靠近中央干涉條紋。
第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無溫度差的場合，當(dāng)采用使「n1bL1b＝n2bL2b」的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b時(shí)，基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋位置比基于2(n1bL1b+n2bL2b)和2n1bL1b和2n2bL2b光路差因子的干涉條紋的位置更靠近中央干涉條紋。
另一方面，基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋位置和基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋位置中哪一個(gè)更靠近中央干涉條紋基本上由L1a(無差壓及溫度差時(shí)與L2a一致)和L1b(無溫度差時(shí)與L2b一致)之間的大小關(guān)系決定。
從以上可以明白，通過設(shè)計(jì)的事項(xiàng)可唯一確定以中央干涉條紋為起點(diǎn)的干涉條紋的出現(xiàn)順序，從而，可檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的位置和基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的位置，因此，步驟31中執(zhí)行如下處理，即，在確定的基準(zhǔn)的差壓條件下，實(shí)際檢出這些干涉條紋的位置，并將其作為干涉條紋位置的初始值保存到存儲(chǔ)器。
此時(shí)的干涉條紋位置的檢出，例如，是通過采用線段圖象傳感器9輸出的象素值的微分值檢出從中央干涉條紋開始按照規(guī)定的順序出現(xiàn)的微分極大值的位置來進(jìn)行的。另外，為了提高分辨力，最好檢出左右對稱位置的干涉條紋位置。
這里，基準(zhǔn)的差壓條件為零差壓時(shí)，中央干涉條紋成為干涉條紋位置的初始值，因而可省略該步驟31的處理。
接著，在步驟32中，在確定的基準(zhǔn)的差壓條件下的附近，在溫度差一定的條件下實(shí)際地改變差壓，根據(jù)基于此時(shí)的2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋位置的移動(dòng)量，求出與作為單位差壓量的干涉條紋的移動(dòng)量而求出的差壓相關(guān)的感度C12a(P)，保存在存儲(chǔ)器中。
接著，步驟33中，在確定的基準(zhǔn)的差壓條件下的附近，在差壓一定的條件下實(shí)際改變溫度差，根據(jù)基于此時(shí)的2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋位置的移動(dòng)量，求出與作為單位溫度差的干涉條紋的移動(dòng)量而求出的溫度相關(guān)的感度C12a(T)，保存在存儲(chǔ)器中。
接著，步驟34中，在確定的基準(zhǔn)的差壓條件下的附近，在差壓一定的條件下實(shí)際改變溫度差，根據(jù)基于此時(shí)的2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋位置的移動(dòng)量，求出與作為單位溫度差的干涉條紋的移動(dòng)量而求出的溫度相關(guān)的感度C12b(T)，保存在存儲(chǔ)器中。
另一方面，運(yùn)算裝置10在進(jìn)行實(shí)際的測定時(shí)，通過執(zhí)行第53圖所示流程的處理，在不受溫度的影響下測定差壓。
即，運(yùn)算裝置10若進(jìn)入實(shí)際的測定，則如第53圖所示流程圖所示，首先最初在步驟40檢出基于2(1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的位置。
此時(shí)的干涉條紋位置的檢出，例如，是通過采用線段圖象傳感器9輸出的象素值的微分值檢出從中央干涉條紋開始按照規(guī)定的順序出現(xiàn)的微分極大值的位置來進(jìn)行的。另外，為了提高分辨力，最好檢出左右對稱位置的干涉條紋位置。
接著，步驟41中，通過計(jì)算該檢出的干涉條紋位置和存儲(chǔ)器保存的對應(yīng)的干涉條紋位置的初始值的差分值，計(jì)算從基于2(1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋位置的初始值開始的移動(dòng)量ΔD12b。
接著，步驟42中，通過將該計(jì)算的移動(dòng)量ΔD12b除以存儲(chǔ)器保存的溫度相關(guān)的感度C12b(T)，計(jì)算第1測定點(diǎn)中的溫度和第2測定點(diǎn)中的溫度的溫度差ΔT。
接著，步驟43中，檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的位置。
此時(shí)的干涉條紋位置的檢出，例如，是通過采用線段圖象傳感器9輸出的象素值的微分值檢出從中央干涉條紋開始按照規(guī)定的順序出現(xiàn)的微分極大值的位置來進(jìn)行的。另外，為了提高分辨力，最好檢出左右對稱位置的干涉條紋位置。
接著，步驟44中，通過計(jì)算該檢出的干涉條紋位置和存儲(chǔ)器保存的對應(yīng)的干涉條紋位置的初始值的差分值，計(jì)算從基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋位置的初始值開始的移動(dòng)量ΔD12a。
接著，步驟45中，根據(jù)該計(jì)算的移動(dòng)量ΔD12a、先前計(jì)算的溫度差ΔT、存儲(chǔ)器保存的壓力相關(guān)的感度C12a(P)以及存儲(chǔ)器保存的溫度相關(guān)的感度C12a(T)，通過上述的ΔP＝(ΔD12a-C12a(T)×ΔT)/C12a(P)的計(jì)算式，計(jì)算出從存儲(chǔ)器保存的基準(zhǔn)的差壓條件開始的差壓的變位。
接著，步驟46中，通過將該計(jì)算的差壓的變位ΔP與存儲(chǔ)器保存的基準(zhǔn)的差壓條件相加，計(jì)算現(xiàn)在的差壓并作為測定結(jié)果輸出。
這樣，運(yùn)算裝置10執(zhí)行如下處理，即，檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，同時(shí)檢出基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，并根據(jù)它們在不受溫度的影響下計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓并輸出。
以上說明的構(gòu)成例中，第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差的場合，假定采用使「n1aL1a＝n2aL2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a。
該場合，從第9圖的仿真結(jié)果可明白，基于表示第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間的壓力差及溫度差的2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋，以基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋的位置為起點(diǎn)，隨著該差壓的絕對值的大小變大，以從中央干涉條紋離開的形態(tài)移動(dòng)。
本發(fā)明不限于采用這樣的構(gòu)成的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差時(shí)，也可采用使「n1aL1a≠n2aL2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a，該場合可測定負(fù)壓。
即，第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差時(shí)，當(dāng)采用使「n1aL1a≠n2aL2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a的場合，基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋以中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，按照該2(n1aL1a-n2aL2a)具有的符號(hào)所指定的方向而移動(dòng)，因而，即使第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間的壓力差為逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
例如，若假定「n1a＝n2a」及「L1a＞L2a」進(jìn)行說明，則如第54圖(a)所示，若中央干涉條紋的位置用0點(diǎn)表示，則以M點(diǎn)所示中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，當(dāng)″L1a-L2a″的值增大時(shí)沿箭頭A所示方向移動(dòng)，″L1a-L2a″的值減少時(shí)沿箭頭B所示方向移動(dòng)，因而，即使第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差是逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
若假定「n1a＝n2a」及「L2a＞L1a」進(jìn)行說明，則如第54圖(b)所示，若中央干涉條紋的位置用0點(diǎn)表示，則以M點(diǎn)所示中央干涉條紋以外的干涉條紋位置為起點(diǎn)，當(dāng)″L2a-L1a″的值增大時(shí)沿箭頭A所示方向移動(dòng)，″L2a-L1a″的值減少時(shí)沿箭頭B所示方向移動(dòng)，因而，即使第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差是逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
但是，由于第1壓力溫度傳感器100a基本上響應(yīng)第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力來改變光路差，同時(shí)第2壓力溫度傳感器200a基本上響應(yīng)第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力來改變光路差，因而未考慮溫度差，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差時(shí)，通過采用使「n1aL1a≠n2aL2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a，即使對于第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間的壓力差為逆轉(zhuǎn)的負(fù)壓，也可以進(jìn)行測定。
如上述，由于運(yùn)算裝置10采用通過設(shè)定基準(zhǔn)的差壓條件、檢出該基準(zhǔn)的差壓條件下的干涉條紋的初始值并檢出從初始值開始的變位來測定考慮了溫度差的壓力的差分值的方法，因而，對于表示出第54圖所示移動(dòng)的干涉條紋的移動(dòng)，通過檢出該移動(dòng)，可以測定壓力的差壓值。
同樣，以上說明的構(gòu)成例中，在第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無溫度差的場合假定采用使「n1bL1b＝n2bL2b」的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b，但是，本發(fā)明不限于采用這樣的構(gòu)成的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無溫度差的場合，也可以采用使「n1bL1b≠n2bL2b」的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b。
另外，以上說明的構(gòu)成例中，假定采用單模光纖3a、3b，但是也可采用多模光纖。
多模光纖的纖芯直徑由于比單模光纖的纖芯直徑大，因而，若光纖3a、3b采用多模，則可獲得從具有法布里-珀羅構(gòu)造的第1傳感器對100返回的光高效地返回光纖3a的纖芯(正確地說是與半透射鏡102a、102b連接的光纖的纖芯)，同時(shí)從具有法布里-珀羅構(gòu)造的第2傳感器對200返回的光高效地返回光纖3b的纖芯(正確地說是與半透射鏡202a、202b連接的光纖的纖芯)的優(yōu)點(diǎn)。
即，如第55圖所示，具有法布里-珀羅構(gòu)造的第1傳感器對100和第2傳感器對200返回的光的一部分返回光纖3a和光纖3b的覆蓋層601，若光纖3a和光纖3b的纖芯直徑大，則返回該覆蓋層601的光的比例變小，從而，可獲得從第1傳感器對100和第2傳感器對200返回的光高效地返回光纖3a和光纖3b的纖芯600的優(yōu)點(diǎn)。
另一方面，從第51圖所示干涉條紋強(qiáng)度的模型公式可明白，線段圖象傳感器9上生成的干涉條紋根據(jù)具有由相干長度lc規(guī)定的衰減系數(shù)的γ(A)衰減項(xiàng)，成為具有由相干長度lc規(guī)定的寬度。
從而，基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋若不偏離基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋所具有的寬度，則無法檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)。
基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋若不偏離基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋所具有的寬度，則無法檢出基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)。
這樣，有必要增加L1a、L2a、L1b、L2b的長度，此時(shí)，為了使光高效地返回光纖3a和光纖3b的纖芯，也有必要增加光纖3a和光纖3b的纖芯直徑。
這樣，光纖3a、3b若采用多模，則可獲得從第1傳感器對100返回的光高效地返回光纖3a的纖芯，同時(shí)從第2傳感器對200返回的光高效地返回光纖3b的纖芯的優(yōu)點(diǎn)，從而，可增加L1a、L2a、L1b、L2b的長度，因此獲得可正確測定基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)的同時(shí)，可正確測定基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
第1實(shí)施例說明的第14圖至第16圖的仿真結(jié)果也是基于第1壓力溫度傳感器100a、第2壓力溫度傳感器200a、第1溫度傳感器100b、第2溫度傳感器200b的間隙長度L的光量損失的仿真結(jié)果。
即，從第15圖的仿真結(jié)果可明白，以0.1％的光量損失為標(biāo)準(zhǔn)的場合，當(dāng)纖芯直徑Φ為10μm時(shí)，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.5，間隙長度L的上限值大約為5μm。
另外，纖芯直徑Φ為20μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.8，間隙長度L的上限值大約為16μm。
另外，纖芯直徑Φ為40μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.2，間隙長度L的上限值大約為48μm。
另外，纖芯直徑Φ為60μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.5，間隙長度L的上限值大約為90μm。
從第16圖的仿真結(jié)果可明白，以0.01％的光量損失為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，纖芯直徑Φ為10μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.2，間隙長度L的上限值大約為2μm。
另外，纖芯直徑Φ為20μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.2，間隙長度L的上限值大約為4μm。
另外，纖芯直徑Φ為40μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.4，間隙長度L的上限值大約為16μm。
另外，纖芯直徑Φ為60μm的場合，間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.5，間隙長度L的上限值大約為30μm。
這樣，從光量損失的觀點(diǎn)看，當(dāng)提供光纖3a和光纖3b的纖芯直徑時(shí)，第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a和第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b的間隙長度L存在上限值。
例如，采用使纖芯直徑Φ為12.5μm的市售的單模光纖的場合，若光量損失抑制到0.1％，則必須令間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為0.6，間隙長度L為7.5μm以下。另外，采用使纖芯直徑Φ為50μm的市售的多模光纖的場合，若光量損失抑制到0.1％，則必須令間隙長度L和纖芯直徑Φ的比(L/Φ)的上限值大約為1.35，間隙長度L為67μm以下。
但是，容許光量損失增加的場合，當(dāng)然也可以增大該上限值。
另外，該條件到底是假定具備法布里-珀羅構(gòu)造的第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a和第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b而得出的，當(dāng)受壓部具備由光波導(dǎo)管構(gòu)成的其它構(gòu)造時(shí)，當(dāng)然不限于這樣的上限值。
如上述，其優(yōu)點(diǎn)在于，若第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a的間隙長度L(L1a，L2a)增大，則基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度顯著偏離，從而可正確檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
另外，其優(yōu)點(diǎn)在于，若第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b的間隙長度L(L1b，L2b)增大，則基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度顯著偏離，從而可正確檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
可以說，第1實(shí)施例說明的第17圖及第18圖的仿真結(jié)果表示由第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a生成的干涉條紋的仿真的一例。
但是，該場合，第17圖及第18圖中的La置換成L1a，同時(shí)Lb置換成L2a。
從而，第17圖(a)所示仿真結(jié)果是假定為單模光纖并令「L1a＝6μm，L1b＝5μm 」，根據(jù)第51圖所示模型公式執(zhí)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于L1a、L2a小，因而基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋進(jìn)入基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度，實(shí)質(zhì)上不能檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
相對地，第17圖(b)所示仿真結(jié)果是假定多模光纖并令「L1a＝60μm，L1b＝35μm」，根據(jù)第51圖所示模型公式執(zhí)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于L1a、L2a增大，因而基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度偏離，從而可檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
雖然從該仿真結(jié)果得出不能使用單模光纖的結(jié)論，但這是不真實(shí)的。
例如，第18圖所示仿真結(jié)果是假定為單模光纖并令「L1a＝20μm，L1b＝7μm」，根據(jù)第51圖所示模型公式而進(jìn)行的仿真結(jié)果，但是該場合，由于基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋從基于揚(yáng)氏干涉計(jì)的中央干涉條紋具有的寬度偏離，可檢出該干涉條紋的移動(dòng)。
從該第18圖的仿真結(jié)果可明白，光纖不一定要采用多模，也可采用單模。
接著，詳細(xì)說明構(gòu)成第45圖所示本發(fā)明的各構(gòu)成要素。
(A)光源1的構(gòu)成光源1是發(fā)出低相干光的白色光源。這是因?yàn)槿舨捎酶呦喔傻墓?，則中央干涉條紋難于衰減，因而其寬度增大，從而，不可能正確檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的位置或基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的位置。
第1實(shí)施例說明的第19圖至第22圖的仿真結(jié)果也可直接適用于第2實(shí)施例。但是，第19圖至第22圖中的La置換成L1a，Lb置換成L2a。
根據(jù)該仿真結(jié)果，若設(shè)置發(fā)出發(fā)光頻帶半值寬度為22nm程度的低相干的光的光源1，可驗(yàn)證能夠檢出基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的位置。從而，可驗(yàn)證能夠檢出基于2(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的位置。
即，相干長度lc若變大，則具有相干長度lc所規(guī)定的寬度的中央干涉條紋的寬度變大，從而基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋進(jìn)入中央干涉條紋的內(nèi)部，不可能檢出該干涉條紋的位置，因而必須采用發(fā)出低相干的光的光源1c。
為了實(shí)現(xiàn)這樣的低相干的發(fā)光，如第56圖所示，也可以采用設(shè)置發(fā)光波長不同的多個(gè)光源1，并將其發(fā)出的光向光分支結(jié)合器4a傳送的構(gòu)成。
(B)第1傳感器對100/第2傳感器對200的構(gòu)成作為構(gòu)成第1傳感器對100的第1壓力溫度傳感器100a，可采用單一構(gòu)成，也可以設(shè)置具有同一構(gòu)造的多個(gè)傳感器并通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成。
作為第1壓力溫度傳感器100a，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則通過各個(gè)傳感器對輸入光發(fā)生同一的2n1aL1a光路差，算出光學(xué)平均值，可高精度檢出第1測定點(diǎn)發(fā)生的壓力。
另外，作為構(gòu)成第1傳感器對100的第1溫度傳感器100b，可采用單一構(gòu)成，也可以設(shè)置具有同一構(gòu)造的多個(gè)傳感器并通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成。
作為第1溫度傳感器100b，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則通過各個(gè)傳感器對輸入光發(fā)生同一的2n1bL1b光路差，算出光學(xué)平均值，可高精度檢出第1測定點(diǎn)的溫度。
另一方面，作為構(gòu)成第2傳感器對200的第2壓力溫度傳感器200a，可采用單一構(gòu)成，也可以設(shè)置具有同一構(gòu)造的多個(gè)傳感器并通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成。
作為第2壓力溫度傳感器200a，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則通過各個(gè)傳感器對輸入光發(fā)生同一的2n2aL2a光路差，算出光學(xué)平均值，可高精度檢出第2測定點(diǎn)發(fā)生的壓力。
另外，作為構(gòu)成第2傳感器對200的第2溫度傳感器200b，可采用單一構(gòu)成，也可以設(shè)置具有同一構(gòu)造的多個(gè)傳感器并通過光纖并聯(lián)而構(gòu)成。
作為第2溫度傳感器200b，若采用這樣的多個(gè)并聯(lián)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，則通過各個(gè)傳感器對輸入光發(fā)生同一的2n2bL2b光路差，算出光學(xué)平均值，可高精度檢出第2測定點(diǎn)的溫度。
(C)揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成第45圖所示構(gòu)成例中，使用光分支結(jié)合器7將從第2傳感器對200逆向傳送的光分支到光纖8a和光纖8b，從而構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
作為干涉計(jì)的構(gòu)成方法，不限于這樣的構(gòu)成方法，可以采用第1實(shí)施例說明的各種構(gòu)成。
(D)實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大的揚(yáng)氏干涉計(jì)的構(gòu)成第45圖所示構(gòu)成例中，使用光分支結(jié)合器7，使從第2傳感器對200逆向傳送的光分支到光纖8a和光纖8b，構(gòu)成揚(yáng)氏干涉計(jì)。
該場合，通過光纖8a、8b的末端之間的距離(第7圖中所示2a)使干涉條紋的位置變化。
第1實(shí)施例說明的第32圖的仿真結(jié)果也可直接適用于第2實(shí)施例。但是，第32圖中的La置換成L1a，Lb置換成L2a。
從該仿真結(jié)果可明白，若光纖8a、8b的末端之間的距離小，則干涉條紋位置的展開的寬度變大。
從而可明白，測定的壓力差大時(shí)，光纖8a、8b的末端之間的距離最好設(shè)置成大。因?yàn)樵摼嚯x若設(shè)置小，則測定的壓力差大時(shí)，偏離出線段圖象傳感器9的象素范圍。另一方面，測定的壓力差小時(shí)，光纖8a、8b的末端之間的距離最好設(shè)置小。因?yàn)樵摼嚯x若小，則分辨力提高。
因而，如第33圖所示，最好通過以光纖8a為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，以及以光纖8b為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，并使光出射到線段圖象傳感器9的最終級的光纖的出射間隔互不相同而形成的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大。
這里，線段圖象傳感器9可由一個(gè)構(gòu)成，也可由多個(gè)構(gòu)成。
采用該構(gòu)成時(shí)，運(yùn)算裝置10，例如，最初在最大差壓測定范圍測定差壓，接著，根據(jù)該測定的差壓，在進(jìn)入線段圖象傳感器9的象素范圍的差壓測定范圍內(nèi)，選擇分辨力最高的差壓測定范圍，進(jìn)行差壓再測定，從而，測定最終的差壓。
(E)實(shí)現(xiàn)裝置的小型化的構(gòu)成為了實(shí)現(xiàn)安裝了第45圖所示構(gòu)成例的裝置的小型化，與第1實(shí)施例同樣，如第34圖和第35圖所示，最好將光纖2/光分支結(jié)合器4a/光纖5/光分支結(jié)合器4b/光纖6/光分支結(jié)合器7/光纖8a/光纖8b在一個(gè)平臺(tái)上集成。
而且，在采用實(shí)現(xiàn)第33圖所示測定范圍的擴(kuò)大的構(gòu)成時(shí)，如第36圖所示，也最好在1個(gè)平臺(tái)上集成。
這里，第1傳感器對100連接的光纖3a和第2傳感器對200連接的光纖3b在可能范圍最好集成到該平臺(tái)。
第45圖所示構(gòu)成例中，由第1壓力溫度傳感器100a和第1溫度傳感器100b通過光纖并聯(lián)作為第1傳感器對100，由第2壓力溫度傳感器200a和第2溫度傳感器200b通過光纖并聯(lián)作為第2傳感器對200，但是如第57圖所示，也可以由第1壓力溫度傳感器100a和第1溫度傳感器100b通過光纖110串聯(lián)作為第1傳感器對100，由第2壓力溫度傳感器200a和第2溫度傳感器200b通過光纖210串聯(lián)作為第2傳感器對200。
采用該構(gòu)成時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)該串聯(lián)，第1壓力溫度傳感器100a成為前級時(shí)，其具備的全反射鏡101a置換成半透射境，同時(shí)，第2壓力溫度傳感器200a成為前級時(shí)，其具備的全反射鏡201a置換成半透射鏡。
為了實(shí)現(xiàn)該串聯(lián)，第1溫度傳感器100b成為前級時(shí)，其具有的全反射鏡101b置換成半透射境，同時(shí)，第2溫度傳感器200b成為前級時(shí)，其具有的全反射鏡201b置換成半透射鏡。
采用該構(gòu)成時(shí)，為了通過計(jì)算光學(xué)平均值提高測定精度，對于第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a和第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b，也可以采用通過光纖并聯(lián)具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器而形成的構(gòu)成。
接著，說明第2實(shí)施例的其它構(gòu)成例。
第58示第2實(shí)施例的其它構(gòu)成例。
第45圖所示構(gòu)成例中測定點(diǎn)為2處，而該構(gòu)成例中測定點(diǎn)為5處。
對應(yīng)地，第58圖的構(gòu)成例除了第1傳感器對100及第2傳感器對200，還具備第3測定點(diǎn)設(shè)置的第3傳感器對300、第4測定點(diǎn)設(shè)置的第4傳感器對400以及第5測定點(diǎn)設(shè)置的第5傳感器對500。
該第3傳感器對300具有與第1傳感器對100相同的構(gòu)造，響應(yīng)壓力及溫度而使輸入光產(chǎn)生2n3aL3a光路差，同時(shí)僅僅響應(yīng)溫度而使輸入光產(chǎn)生2n3bL3b光路差。這里，L3a、L3b表示半透射鏡和全反射鏡之間的距離，n3a、n3b表示半透射鏡和全反射鏡之間的物質(zhì)的折射率。
另一方面，第4傳感器對400具有與第1傳感器對100相同的構(gòu)造，響應(yīng)壓力及溫度而使輸入光產(chǎn)生2n4aL4a光路差，同時(shí)僅僅響應(yīng)溫度而使輸入光產(chǎn)生2n4bL4b光路差。這里，L4a、L4b表示半透射鏡和全反射鏡之間的距離，n4a、n4b表示半透射鏡和全反射鏡之間的物質(zhì)的折射率。
另一方面，第5傳感器對500具有與第1傳感器對100相同的構(gòu)造，響應(yīng)壓力及溫度而使輸入光產(chǎn)生2n5aL5a光路差，同時(shí)僅僅響應(yīng)溫度而使輸入光產(chǎn)生2n5bL5b光路差。這里，L5a、L5b表示半透射鏡和全反射鏡之間的距離，n5a、n5b表示半透射鏡和全反射鏡之間的物質(zhì)的折射率。
然后，配合第3傳感器對300和第4傳感器對400和第5傳感器對500的設(shè)置，在第45圖所示構(gòu)成上，還設(shè)置光纖5α、光纖3c、光分支結(jié)合器50c、光分支結(jié)合器4c、光纖5β、光纖3d、光分支結(jié)合器50d、光分支結(jié)合器4d、光纖5γ、光纖3e、光分支結(jié)合器50e、光分支結(jié)合器4e，同時(shí)，第45圖所示光纖6取出由光分支結(jié)合器4e分支的光，向光分支結(jié)合器7傳送。
這里，光纖5α是將光分支結(jié)合器4b分支的光取出的單模光纖。光纖3c是與第3傳感器對300對應(yīng)設(shè)置，將光纖5α取出的光向第3傳感器對300傳送的單模光纖。
光分支結(jié)合器50c將光纖3c中傳送來的光分成2束并輸入第3傳感器對300。光分支結(jié)合器4c將光纖5α和光纖3c結(jié)合，同時(shí)將光纖3c中逆向傳送來的光分支。光纖5β是將光分支結(jié)合器4c分支的光取出的單模光纖。光纖3d是與第4傳感器對400對應(yīng)設(shè)置，將光纖5β取出的光向第4傳感器對400傳送的單模光纖。
光分支結(jié)合器50d將光纖3d中傳送來的光分成2束并輸入第4傳感器對400。光分支結(jié)合器4d將光纖5β和光纖3d結(jié)合，同時(shí)將光纖3d中逆向傳送來的光分支。光纖5γ是將光分支結(jié)合器4d分支的光取出的單模光纖。光纖3e是與第5傳感器對500對應(yīng)設(shè)置，將光纖5γ取出的光向第5傳感器對500傳送的單模光纖。
光分支結(jié)合器50e將光纖3e中傳送來的光分成2束并輸入第5傳感器對500。光分支結(jié)合器4e將光纖5γ和光纖3e結(jié)合，同時(shí)將光纖3e中逆向傳送來的光分支。
通過該構(gòu)成，在線段圖象傳感器9上可生成具有與任意的2個(gè)測定點(diǎn)的壓力差對應(yīng)的干涉條紋位置的干涉條紋，如基于2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋或基于2(n1aL1a-n3aL3a)光路差因子的干涉條紋。
從而通過該構(gòu)成例的本發(fā)明，如第59圖所示，可用單一構(gòu)成的傳感器一次測定多個(gè)測定點(diǎn)的差壓。
另外，壓力差(光路差)越小，干涉條紋的位置在越靠近該中央干涉條紋的位置生成，因而，干涉條紋的出現(xiàn)順序有變動(dòng)的可能性，但是通常的測定對象中，不發(fā)生壓力差的順序的變化，因而通過本發(fā)明可執(zhí)行這樣的多個(gè)測定點(diǎn)的差壓測定。
這里，采用第58圖的構(gòu)成時(shí)，光纖不限于必須采用單模，也可采用多模。
另外，采用第58圖的構(gòu)成時(shí)，當(dāng)然可以采用產(chǎn)生第54圖所示干涉條紋的傳感器，此時(shí)2個(gè)測定點(diǎn)無壓力差時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋與中央干涉條紋不一致。
以上說明的構(gòu)成例中，通過采用具有通過全反射鏡101a等響應(yīng)壓力而動(dòng)作使輸入光產(chǎn)生的光路差改變的機(jī)能的第1壓力溫度傳感器100a等，來測定壓力差。
全反射鏡101a等若響應(yīng)磁場強(qiáng)度而動(dòng)作，則采用本發(fā)明可測定磁場強(qiáng)度差，若全反射鏡101a等響應(yīng)電場強(qiáng)度而動(dòng)作，則采用本發(fā)明可測定電場強(qiáng)度差。這樣，本發(fā)明不限于適用于壓力差的測定。
另一方面，本發(fā)明中，也可以采用全反射鏡101a等不動(dòng)作，而通過改變?nèi)瓷溏R101a等和半透射鏡102a等之間的物質(zhì)的折射率來使輸入光產(chǎn)生的光路差變化的機(jī)能的傳感器。
例如，如第40圖所示，有通過高分子聚合體使折射率隨溫度變化的部件。若在全反射鏡101a等和半透射鏡102a等之間設(shè)置具備這樣的特性的高分子聚合體，則可測定溫度差。
一般，若物質(zhì)的溫度變化，壓力變化，濃度變化，磁場變化，電場變化，則該折射率和長度變化，從而，通過的光的相位差變化。
從而，通過在全反射鏡101a等和半透射鏡102a等之間設(shè)置該隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的物質(zhì)，即使全反射鏡101a等不動(dòng)作，采用本發(fā)明也可測定壓力差等。
而且，采用這樣的隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的物質(zhì)時(shí)，也可設(shè)置透射型的傳感器取代第45圖所示第1壓力溫度傳感器100a等的反射型的傳感器，其如第41圖所示，平行配置透明玻璃板，通過在該2個(gè)玻璃板間設(shè)置該隨外部要因敏感反應(yīng)而改變折射率和長度的反應(yīng)物質(zhì)使輸入光的光路長度變化。
第60示適用于這樣的透射型的傳感器的本發(fā)明的構(gòu)成例。
該構(gòu)成例中，第1傳感器對100由受到第1測定點(diǎn)中的溫度的影響并根據(jù)第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使光路長度變化的透射型的第1壓力溫度傳感器100a、僅僅根據(jù)第1測定點(diǎn)中的溫度使光路長度變化的透射型的第1溫度傳感器100b以及將這些傳感器旁路的單模光纖62a并聯(lián)而成。
第2傳感器對200由受到第2測定點(diǎn)中的溫度的影響并根據(jù)第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力使光路長度變化的透射型的第2壓力溫度傳感器200a、僅僅根據(jù)第2測定點(diǎn)中的溫度使光路長度變化的透射型的第2溫度傳感器200b以及將這些傳感器旁路的單模光纖62b并聯(lián)而成。
該場合，若2個(gè)玻璃板間的距離表示成L1a，2個(gè)玻璃板間物質(zhì)的折射率表示成n1a，則第1壓力溫度傳感器100a使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生n1aL1a光路長度。若2個(gè)玻璃板間的距離表示成L1b，2個(gè)玻璃板間物質(zhì)的折射率表示成n1b，則第1溫度傳感器100b使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生n1bL1b光路長度。
另一方面，若2個(gè)玻璃板間的距離表示成L2a，2個(gè)玻璃板間物質(zhì)的折射率表示成n2a，則第2壓力溫度傳感器200a使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生n2aL2a光路長度。若2個(gè)玻璃板間的距離表示成L2b，2個(gè)玻璃板間物質(zhì)的折射率表示成n2b，則第2溫度傳感器200b使輸入光在通過時(shí)產(chǎn)生n2bL2b光路長度。
以下，為了便于說明，假定「n1a＝n2a」，同時(shí)在第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無壓力差及溫度差的場合假定采用使「L1a＝L2a」的第1壓力溫度傳感器100a及第2壓力溫度傳感器200a。并且，為了便于說明，假定「n1b＝n2b」，同時(shí)在第1測定點(diǎn)和第2測定點(diǎn)之間無溫度差的場合假定采用使「L1b＝L2b」的第1溫度傳感器100b及第2溫度傳感器200b。
這樣構(gòu)成時(shí)，當(dāng)?shù)?測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力及溫度和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力及溫度之間無壓力差及溫度差的場合，「L1a＝L2a」并且由于第1壓力溫度傳感器100a具有的2個(gè)玻璃板間物質(zhì)和第2壓力溫度傳感器200a具有的2個(gè)玻璃板間物質(zhì)相同而有「n1a＝n2a」，因而，由第1壓力溫度傳感器100a產(chǎn)生的光路長度n1aL1a和由第2壓力溫度傳感器200a產(chǎn)生的光路長度n2aL2a成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間有壓力差的場合，該2個(gè)光路長度產(chǎn)生差異。而且，該光路長度受溫度的影響。
另一方面，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的溫度和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的溫度之間無溫度差的場合，「L1b＝L2b」并且由于第1溫度傳感器100b具有的2個(gè)玻璃板間物質(zhì)和第2溫度傳感器200b具有的2個(gè)玻璃板間物質(zhì)相同而有「n1b＝n2b」，因而，由第1溫度傳感器100b產(chǎn)生的光路長度n1bL1b和由第2溫度傳感器200b產(chǎn)生的光路長度n2bL2b成為一致。
相對地，第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的溫度和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的溫度之間有溫度差的場合，該2個(gè)光路長度產(chǎn)生差異。
第60圖的構(gòu)成例通過檢出這些光路差的差異，可實(shí)現(xiàn)不受第1及第2測定點(diǎn)中的溫度的影響下測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差分值。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，第60圖的構(gòu)成例中，除了采用上述構(gòu)成的第1傳感器對100及第2傳感器對200，還包括光源1、光纖60a、光分支結(jié)合器61a、光分支結(jié)合器63a、光纖60b、光分支結(jié)合器61b、光分支結(jié)合器63b、光纖6、光分支結(jié)合器7、光纖8a、光纖8b、線段圖象傳感器9、運(yùn)算裝置10。
該光源1由發(fā)出低相干性光的LED等所謂白色光源構(gòu)成。光纖60a是將光源1發(fā)出的光取出并向第1傳感器對100傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器61a將光纖60a中傳送的光分成3束，輸入第1傳感器對100。光分支結(jié)合器63a將第1傳感器對100輸出的3束光結(jié)合。
光纖60b是將光分支結(jié)合器63a結(jié)合的光向第2傳感器對200傳送的單模光纖。光分支結(jié)合器61b將光纖60b中傳送的光分成3束，輸入第2傳感器對200。光分支結(jié)合器63b將第2傳感器對200輸出的3束光結(jié)合光纖6是將光分支結(jié)合器63b結(jié)合的光取出的單模光纖。光分支結(jié)合器7將光纖6取出的光分成2束。光纖8a是將光分支結(jié)合器7分支的一束光取出的單模光纖。光纖8b是將光分支結(jié)合器7分支的另一束光取出的單模光纖。
線段圖象傳感器9檢出由光纖8a及光纖8b出射的光生成的干涉條紋。運(yùn)算裝置10從線段圖象傳感器9檢出的干涉條紋的條紋位置，計(jì)算第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力之間的壓力差。
該構(gòu)成例的場合，若用第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a的關(guān)系進(jìn)行說明，則存在4種光傳送模式，即，(I)透射第1壓力溫度傳感器100a后透射第2壓力溫度傳感器200a的光傳送模式，(II)在將第1壓力溫度傳感器100a旁路的光纖62a中傳送后，在將第2壓力溫度傳感器200a旁路的光纖62b中傳送的光傳送模式，(III)在將第1壓力溫度傳感器100a旁路的光纖62a中傳送后，透射第2壓力溫度傳感器200a的光傳送模式，(IV)透射第1壓力溫度傳感器100a后，在將第2壓力溫度傳感器200a旁路的光纖62b中傳送的光傳送模式。
考慮到光纖62a、62b產(chǎn)生的光路長度固定，則若以(III)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生n2aL2a光路長度，若以(IV)的傳送模式傳送，則輸入光產(chǎn)生n1aL1a光路長度，從而，向線段圖象傳感器9出射的光的相位差中存在相位差，相位差＝k×(n1aL1a-n2aL2a)。
該(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子表示第1壓力溫度傳感器100a所在第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2壓力溫度傳感器200a所在第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓，從而，通過檢出基于該(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可計(jì)算該差壓。
但是，第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a受到溫度的影響，因而，檢出基于該2(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量并根據(jù)它來計(jì)算差壓的過程中，是受到了溫度的影響的差壓測定。
另一方面，第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b的關(guān)系中，通過透射或旁路第1溫度傳感器100b后再透射或旁路第2溫度傳感器200b，存在上述4種光傳送模式，從而，存在相位差，相位差＝k×(n1bL1b-n2bL2b)。
該(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子表示第1溫度傳感器100b所在第1測定點(diǎn)中的溫度和第2溫度傳感器200b所在第2測定點(diǎn)中的溫度的溫度差，因而，通過檢出基于該(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，可測定該溫度差。
從而，第60圖的構(gòu)成例中，在檢出基于(n1aL1a-n2aL2a)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量的同時(shí)，檢出基于(n1bL1b-n2bL2b)光路差因子的干涉條紋的移動(dòng)量，并在不受溫度的影響下可根據(jù)它們來測定第1測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力和第2測定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力的差壓。
這里，采用第60圖的構(gòu)成時(shí)，光纖不限于必須采用單模，也可采用多模。
另外，采用第60圖的構(gòu)成時(shí)，當(dāng)然可以采用產(chǎn)生第54圖所示干涉條紋的傳感器，此時(shí)2個(gè)測定點(diǎn)無壓力差時(shí)產(chǎn)生的干涉條紋與中央干涉條紋不一致。
采用第60圖的構(gòu)成例時(shí)，為了通過計(jì)算光學(xué)平均值提高測定精度，對于第1壓力溫度傳感器100a和第2壓力溫度傳感器200a和第1溫度傳感器100b和第2溫度傳感器200b，也可以采用通過光纖并聯(lián)具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器而形成的構(gòu)成。
另外，第60圖的構(gòu)成例中，測定點(diǎn)為2處，而測定點(diǎn)在3處以上時(shí)，可具備由傳感器對串聯(lián)的形態(tài)而形成的光纖及光分支結(jié)合器。
另外，實(shí)現(xiàn)第60圖的構(gòu)成例時(shí)，如第33圖所示，最好通過以光纖8a為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，以及以光纖8b為起點(diǎn)，將輸入的光分成2束的光纖的一級或多級的階層構(gòu)造，并使光出射到線段圖象傳感器9的最終級的光纖的出射間隔互不相同而形成的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)測定范圍的擴(kuò)大。
這里，線段圖象傳感器9可由一個(gè)構(gòu)成，也可由多個(gè)構(gòu)成。
實(shí)現(xiàn)第60圖的構(gòu)成例時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)小型化，如第34圖和第35圖和第36圖所示，最好盡可能將光纖和光分支結(jié)合器集成到一個(gè)平臺(tái)。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如上所述，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管或遠(yuǎn)程密封裝置等，利用光干涉來測定該差分值，從而可以在不受周圍環(huán)境影響的情況下正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值。
即，由于光纖中傳送的全部的光波接受相同的相位變動(dòng)，導(dǎo)致干擾引起的干涉互相抵消，因而可以在不受周圍環(huán)境影響的情況下正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值。
而且，根據(jù)本發(fā)明，對于在相互遠(yuǎn)離的3處以上的位置測定的物理量的差分值，可在不受周圍環(huán)境影響下同時(shí)且正確地進(jìn)行測定。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)測定在相互遠(yuǎn)離的位置測定的物理量的差分值時(shí)，用光纖取代導(dǎo)壓管和遠(yuǎn)程密封裝置等，使用光干涉測定該差分值，同時(shí)，此時(shí)以抵消非測定對象的物理量的影響的形態(tài)來測定物理量的差分值，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值，同時(shí)在不受非測定對象的物理量影響下可正確進(jìn)行測定。
即，光纖中傳送的全部的光波接受相同的相位變動(dòng)，從而干擾引起的干涉相互抵消，因而，在不受周圍環(huán)境影響下可正確測定在相互遠(yuǎn)離的位置產(chǎn)生的物理量的差分值，同時(shí)，以抵消非測定對象的物理量的影響的形態(tài)來測定物理量的差分值，因而在不受非測定對象的物理量影響下可正確進(jìn)行測定。
而且，根據(jù)本發(fā)明，對于在相互遠(yuǎn)離的3處以上的位置測定的物理量的差分值，可在不受周圍環(huán)境影響下同時(shí)且正確地進(jìn)行測定，并可在不受非測定對象的物理量影響下進(jìn)行正確測定。
權(quán)利要求
1.一種物理量測定方法，其特征在于，向根據(jù)測定對象的物理量而使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器輸入由光源發(fā)出的光，通過響應(yīng)上述輸入而輸出的上述傳感器產(chǎn)生了光路差的光，輸入與上述傳感器具有相同光路差產(chǎn)生機(jī)能的另一傳感器，由上述另一傳感器將產(chǎn)生了光路差的光分成2束，生成干涉條紋，從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值。
2.一種物理量測定裝置，其特征在于包括根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器部件；向最前級的傳感器部件傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；向成對的傳感器部件傳送由前級的傳感器部件產(chǎn)生了光路差的光的光纖部件；將由最后級的傳感器部件產(chǎn)生了光路差的光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
3.一種物理量測定裝置，其特征在于包括通過反射構(gòu)造，根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器部件；與最前級的傳感器部件對應(yīng)設(shè)置、向該傳感器部件傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；與最前級的傳感器部件以外的各傳感器部件對應(yīng)設(shè)置、將經(jīng)由與前級的傳感器部件對應(yīng)設(shè)置的光纖部件逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器部件的光纖部件；將經(jīng)由與最后級的傳感器部件對應(yīng)設(shè)置的光纖部件逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
4.權(quán)利要求第3項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件，采用由具有根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
5.權(quán)利要求第3項(xiàng)或第4項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件，采用其實(shí)現(xiàn)反射構(gòu)造的間隙長度在從成對的上述光纖部件的纖芯直徑規(guī)定的長度以內(nèi)的部件。
6.一種物理量測定裝置，其特征在于包括通過透射構(gòu)造，根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的多個(gè)傳感器部件；與最前級的傳感器部件對應(yīng)設(shè)置、向該傳感器部件傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；與最前級的傳感器部件以外的各傳感器部件對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器部件串聯(lián)，將由該傳感器部件產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器部件的光纖部件；將由最后級的傳感器部件產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
7.權(quán)利要求第6項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件，采用由根據(jù)測定對象的物理量使輸入光的光路長度變化的一個(gè)傳感器部件和旁路該傳感器部件的光纖部件并聯(lián)而成的部件。
8.權(quán)利要求第7項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件取代上述一個(gè)傳感器部件。
9.權(quán)利要求第6項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件，采用由根據(jù)測定對象的物理量使輸入光的光路長度變化的具有不同光路長度的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
10.權(quán)利要求第9項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，上述并聯(lián)的傳感器部件內(nèi)的一部分或全部由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)構(gòu)成。
11.權(quán)利要求第2項(xiàng)至第10項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件的組合，采用在測定對象的物理量的差分值為零時(shí)不產(chǎn)生相同光路差的部件。
12.權(quán)利要求第2項(xiàng)至第11項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于包括光學(xué)部件，它以由上述光學(xué)部件分成2束的光作為輸入，由將輸入光分成2束的光學(xué)部件的一級或多級的階層構(gòu)造構(gòu)成，向上述檢測部件出射光的最終級的光學(xué)部件的出射間隔互不相同。
13.權(quán)利要求第2項(xiàng)至第12項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，上述光纖部件的一部分或全部在一個(gè)基板上形成。
14.權(quán)利要求第2項(xiàng)至第13項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，上述計(jì)算部件檢出由測定對象的物理量的差分值所指示的干涉條紋位置的移動(dòng)量，根據(jù)該移動(dòng)量計(jì)算測定對象的物理量的差分值。
15.一種物理量測定方法，其特征在于，向由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器的組合構(gòu)成的傳感器對輸入由光源發(fā)出的光，向與上述傳感器對具有相同光路差產(chǎn)生機(jī)能的另一傳感器對輸入由響應(yīng)上述輸入而輸出的上述傳感器對產(chǎn)生了光路差的光，將由上述另一傳感器對產(chǎn)生了光路差的光分成2束，生成干涉條紋，在不受非測定對象的物理量的影響下，從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值。
16.一種物理量測定裝置，其特征在于包括由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件的組合構(gòu)成的多個(gè)傳感器對；向最前級的傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；向成對的傳感器對傳送由前級的傳感器對產(chǎn)生了光路差的光的光纖部件；將由最后級的傳感器對產(chǎn)生了光路差的光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；在不受非測定對象的物理量的影響下，從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
17.一種物理量測定裝置，其特征在于包括由通過反射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件和通過反射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對；與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置，以經(jīng)由與前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置光纖部件逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器對的光纖部件；以經(jīng)由與最后級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置的光纖部件逆向傳送的產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；在不受非測定對象的物理量的影響下，從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
18.權(quán)利要求第17項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器對，采用由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
19.權(quán)利要求第17項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器對，采用由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件串聯(lián)而成的部件。
20.權(quán)利要求第18項(xiàng)或第19項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件，采用具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
21.權(quán)利要求第18項(xiàng)或第19項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件，采用具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
22.權(quán)利要求第17項(xiàng)至第21項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器部件，采用其實(shí)現(xiàn)反射構(gòu)造的間隙長度在從成對的上述光纖部件的纖芯直徑規(guī)定的長度以內(nèi)的部件。
23.一種物理量測定裝置，其特征在于包括由通過透射構(gòu)造、根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件和通過透射構(gòu)造、根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件的組合所構(gòu)成的多個(gè)傳感器對；與最前級的傳感器對對應(yīng)設(shè)置，向該傳感器對傳送由光源發(fā)出的光的光纖部件；與最前級的傳感器對以外的各傳感器對對應(yīng)設(shè)置并與前級的傳感器對串聯(lián)，以由該傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光傳送到成對的傳感器對的光纖部件；以由最后級的傳感器對產(chǎn)生了光路差的光作為輸入并將該光分成2束的光學(xué)部件；檢測由上述分成2束的光生成的干涉條紋的檢測部件；在不受非測定對象的物理量的影響下，從上述干涉條紋的條紋位置計(jì)算測定對象的物理量的差分值的計(jì)算部件。
24.權(quán)利要求第23項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為上述傳感器對，采用由根據(jù)測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光的光路長度變化的傳感器部件和根據(jù)該非測定對象的物理量使輸入光的光路長度變化的傳感器部件以及旁路這些傳感器部件的光纖部件并聯(lián)而成的部件。
25.權(quán)利要求第24項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光的光路長度變化的傳感器部件，采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
26.權(quán)利要求第24項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件，采用由具有相同構(gòu)造的多個(gè)傳感器部件并聯(lián)而成的部件。
27.權(quán)利要求第16項(xiàng)至第26項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述測定對象的物理量和非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件的組合，采用在測定對象的物理量的差分值為零時(shí)不產(chǎn)生相同光路差的部件。
28.權(quán)利要求第16項(xiàng)至第26項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，作為根據(jù)上述非測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器部件的組合，采用在非測定對象的物理量的差分值為零時(shí)不產(chǎn)生相同光路差的部件。
29.權(quán)利要求第16項(xiàng)至第28項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于包括光學(xué)部件，它以由上述光學(xué)部件分成2束的光作為輸入，由將輸入光分成2束的光學(xué)部件的一級或多級的階層構(gòu)造構(gòu)成，向上述檢測部件出射光的最終級的光學(xué)部件的出射間隔互不相同。
30.權(quán)利要求第16項(xiàng)至第29項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，上述光纖部件的一部分或全部在一個(gè)基板上形成。
31.權(quán)利要求第16項(xiàng)至第30項(xiàng)的任一項(xiàng)所述的物理量測定裝置，其特征在于，上述計(jì)算部件檢出由測定對象的物理量的差分值所指示的干涉條紋的移動(dòng)量，該移動(dòng)量是與非測定對象的物理量的差分值所指示的干涉條紋的移動(dòng)量在合并的形態(tài)下被檢出的，同時(shí)檢出僅僅由非測定對象的物理量的差分值所指示的干涉條紋的移動(dòng)量，根據(jù)這些檢出的移動(dòng)量，在不受非測定對象的物理量的影響下計(jì)算測定對象的物理量的差分值。
全文摘要
向根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的傳感器輸入由光源發(fā)出的光，響應(yīng)該輸入而輸出的產(chǎn)生了光路差的光輸入根據(jù)測定對象的物理量使輸入光產(chǎn)生光路差的另一傳感器，響應(yīng)該輸入而輸出的產(chǎn)生了光路差的光分成2束，生成干涉條紋。由于存在有在最初的傳感器中接受光路長度的變化而輸入次級的傳感器并在其中不接受光路長度的變化而傳送的光和在最初的傳感器中不接受光路長度的變化而輸入次級的傳感器并在其中接受光路長度的變化而傳送的光，導(dǎo)致在與測定對象的物理量的差分值對應(yīng)的位置生成具有條紋的干涉條紋，因而通過檢出該位置可測定物理量的差分值。
文檔編號(hào)G01L13/00GK1589396SQ0282302
公開日2005年3月2日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者衣笠靜一郎, 宮澤敬治, 黑巖孝朗 申請人:株式會(huì)社山武