(57)【要約】【課題】データ高速処理装置を不要として小型化できる光センサ計測装置を提供する。【解決手段】複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路４１と、複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎの各々からの反射光スペクトルの中心を求めるための最適な閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイ４３と、複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと閾値保存用レジスタアレイ４３で保存されている最適な閾値とを比較して演算回路４１に各反射光スペクトルに応じた最適な閾値を出力する比較回路４４とを備えた。各ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎから反射される反射光スペクトルの中心を演算回路４１で計算するために必要な閾値を、予め閾値保存用レジスタアレイ４３で記憶された複数の最適な閾値から１つ選択する。【選択図】図１
2010151601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される波長可変光が入射するとともに被測定物に設置される複数の直列接続された光ファイバーグレーティングセンサを有し、これらの光ファイバーグレーティングセンサからの反射光の波長を計測する光センサ計測装置であって、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路と、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサの各々からの反射光スペクトルの中心を求めるための最適な閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイと、を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと前記閾値保存用レジスタアレイで保存されている最適な閾値とを比較して前記演算回路に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値に応じて前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を選択するセレクタと、を備えたことを特徴とする光センサ計測装置。
【請求項４】
請求項２に記載された光センサ計測装置において、
前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイを備えたことを特徴とする光センサ計測装置。
【請求項５】
請求項４に記載された光センサ計測装置において、
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値と前記閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器と、この条件比較器によって条件に一致する閾値を前記閾値保存用レジスタアレイから選択するセレクタとを備えたことを特徴とする光センサ計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度、変位、傾斜などの物理量の測定を行う光センサ計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバは、主に通信用として広く利用されているが、計測分野においても広範囲にわたり研究が行われており、様々な光ファイバセンサが実用化されている。
その中でも、ＦＢＧセンサと略称される光ファイバーグレーティングセンサは、落雷・電磁ノイズに対して耐性に優れ、さらには、耐候性に優れるといった特長を有し、その上、波長多重伝送（ＷＤＭ)により複数の光センサが遠隔計測可能であり、かつ、歪計測精度が高くなる、という優れた特徴をも有する。
これらの特徴を活かして光ファイバセンサのひずみ・変位計測への応用が数多く検討、さらには実用化されている。
【０００３】
ＦＢＧセンサは光ファイバに加わる局所的な歪みを短時間に高精度測定できる歪センサであり、光ファイバのコア内の屈折率を周期的に変化させたグレーティング（回折格子）から構成される。
一般的に、ＦＢＧセンサのグレーティングは、数ｍｍ〜数十ｍｍであり、１ｍｍあたり約２０００個の回折格子が存在する。光ファイバを伝搬する広帯域のインコヒーレント光がグレーティングを通過すると、ほとんどの光は通過するが、ある特定の光は反射する、というブラッグ回折現象が発生する。
光ファイバのグレーティングに加わる応力により、グレーティングピッチが変化することで、反射光の波長が変化する。この応力は、温度、圧力、歪、変位、振動等の物理量によって与えられるものであるので、反射光の波長、波長の変化を高精度に測定することができれば、これらの物理量を高精度に測定することができる。
【０００４】
光センサ計測装置の従来例として、所定の波長範囲の光を含んで所定の掃引周期で波長掃引された光を発振して複数のＦＢＧセンサに入射させる波長可変光源と、ＦＢＧセンサからの反射光を受光する受光部とを備えたＦＢＧセンサシステム（特許文献１）がある。
特許文献１や、その他の従来例の光センサ計測装置の概略構成が図４に示されている。
図４において、光センサ計測装置は、光源としての波長可変レーザ１０１を備え、この波長可変レーザ１０１はクロック１０２からの出力信号と同期して出力光の波長を掃引する。波長可変レーザ１０１から出射される波長変化光はサーキュレータ１０３を通過して複数のＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎに送られ、これらのＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎで反射した光はサーキュレータ１０３に戻り、光電変換回路１０５に送られる。この光電変換回路１０５で反射光が電気信号に変換された後、ＡＤコンバータ１０６及びフレームメモリ１０７を通過して波長演算回路１０８に送られる。この波長演算回路１０８では、クロック１０２からの信号を受けて各ＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎの反射波長値を演算する。
【０００５】
図５（Ａ）（Ｂ）はクロック１０２の出力信号と波長可変レーザ１０１の出力信号との関係が示されている。図５（Ａ）（Ｂ）において、波長可変レーザ１０１の出力波長λはクロック１０２の出力信号Ｓと同期して連続変化している。
図４において、波長可変レーザ１０１から、一度、サーキュレータ１０３を通過してＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，１０４ｎに送られた波長可変光は、これらのＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎで反射した後、サーキュレータ１０３を再度通り、光電変換回路１０５によって電気信号に変換される。ＦＢＧセンサ１０４１，１０４２，…，１０４ｎからの反射光は、その反射波長（λ１，λ２，…，λｎ）が波長変換レーザのλｓとλｅとの間の出力波長範囲となるように設定されている。
つまり、λｓ≦λ１，λ２，…，λｎ≦λｅである。なお、λ１はＦＢＧセンサ１０４１からの反射光の波長であり、λ２はＦＢＧセンサ１０４２からの反射光の波長であり、λｎはＦＢＧセンサ１０４ｎからの反射光の波長である。
光電変換回路１０５によって変換された信号は、図５（Ｃ）に示される通り、スペクトル波形の信号Ｖに変換される。
図５（Ｃ）において、Ｖ１は波長λ１に対する電圧であり、Ｖ２は波長λ２に対する電圧であり、Ｖｎは波長λｎに対する電圧である。
波長可変レーザ１０１の出力波長λは、時間Ｔの関数なので、各反射光に対応する電圧波形のピークが現れた時間を計測すれば、そのピークの波長を求めることができる。
【０００６】
図６には反射光に対するスペクトル波形の一例が示されている。図６において、Ｔ０〜Ｔ２７は、ＡＤコンバータ１０６でデータを取得した時間を示し、Ｐ０〜Ｐ２７は、その時間における電圧を示す。
図６に示される通り、反射光から得られるスペクトル波形Ｐは、左右非対称である。そして、スペクトル波形Ｐは、数１００ｐｍ〜数ｎｍの波長帯域幅をもっており、その中心を求めるには、適切な演算区間を設けた上で、セントロイド演算等の加重平均計算を行う必要がある。
例えば、図７に示されるスペクトル波形の中心を演算で求めるには、式１を用いる。図７において、Ｔ０〜Ｔ１２は、ＡＤコンバータ１０６でデータを取得した場合の時間を示し、Ｐ０〜Ｐ１２は、その時間における電圧（信号強度）を示す。この場合、時間Ｔ０〜Ｔ１２におけるスペクトル波形Ｐがピークを示す時間Ｔcenterを式２で求める。
【０００７】
【数１】
2010151601.tif 000003
【０００８】
【数２】
2010151601.tif 000004
【０００９】
実際のスペクトル波形は図６で示される通り、左右非対称であるとともに、最大のピーク値Ｐcenterの他に途中に微少なピーク値Ｐminを有するものとなる。この場合、加重平均計算をするための演算区間をＴ０〜Ｔ２７とするよりも、微少なピーク値Ｐminを外した領域、つまり、Ｔ８〜Ｔ２２で行った方がスペクトル波形の中心誤差が小さくなる。Ｔ０〜Ｔ８に現れている微少なピーク値Ｐminは、波長可変レーザ１０１のスペクトルの揺らぎ等、外的要因によるものであるからである。
従って、実際のスペクトル波形Ｐに対する加重平均は、式２で求められることになる。
このように、実際のスペクトル波形の中心波長を演算で求めるにあたり、所定の閾値を設け、この閾値以上の電圧となる領域で加重平均をとることで、適切な演算区間を設定する手法が広く用いられている。例えば、図６において、閾値をＴｈ０に設定すると、演算区間はＴ３〜Ｔ２４となり、閾値をＴｈ１に設定すると、演算区間はＴ８〜Ｔ２２となり、閾値をＴｈ２に設定すると、演算区間はＴ１０〜Ｔ１８となる。このように閾値を適切に設定することで、演算区間を決めることができる。
【００１０】
実際の測定にあたっては、複数のＦＢＧセンサが直列接続されていることが多い。この場合、各ＦＢＧセンサは波長帯域幅や反射光強度が異なるので、各ＦＢＧセンサのスペクトル波形が大きく異なる。図８には複数のＦＢＧセンサのスペクトル波形Ｐが示されている。図８において、５個のＦＢＧセンサからそれぞれ反射された信号強度（電圧Ｐ）は、それぞれ最大となる中心の値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５が異なる。
各ＦＢＧセンサのスペクトル波形Ｐが大きく異なるのは、波長可変レーザ１０１に光スペクトラム依存性、つまり、光強度の波長依存性が平坦ではなく、さらに、各ＦＢＧセンサを、光コネクタを介して直列接続する場合や、融着接合で直列接続する場合に接続部で光が減衰することに起因する。さらに、光ファイバ自体にも僅かながら伝送損失があるため、複数直列に接続されたＦＢＧセンサのうち、測定部本体から離れた位置にあるＦＢＧセンサほど反射光の損出は大きくなり、そして、ＦＢＧセンサを連結する光ファイバケーブルの一部に屈曲部があると、光がファイバより漏洩するために、入射光又は反射光の損出が大きくなり、また、側圧がかかる状態でＦＢＧセンサが施工されたり、センサ長手方向の応力が施工時に均一でなかったりするとＦＢＧセンサの反射スペクトル波形の割れやつぶれ等の異常が発生する等、種々の要因でスペクトル波形が各ＦＢＧセンサで相違する。
【００１１】
このように、各ＦＢＧセンサの反射光のスペクトラム波形がここに大きく相違する場合、精度よく中心波長を求めるためには、波形各々に対して最適な演算区間を設けることが必要である。
従来例では、複数のＦＢＧセンサを直列に接続した場合において、各反射光の波形スペクトラムの波長中心を求めるために、全てのサンプリングデータをフレームメモリ１０７に取り込み、波長演算回路１０８において、個々のスペクトラムに対し共通の閾値を設定するとともに演算区間を設定し、加重平均計算を行う方法が採用されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−９６１５０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来例では、複数のＦＢＧセンサから出力された波形スペクトラムの波長中心を求めるために、サンプリングデータをフレームメモリ１０７に取り込む構成であるため、大量のサンプリングデータを波長演算回路１０８に設けられたメモリに転送する必要があり、多くのソフトウェアの処理を必要としている。
このように、多くのソフトウェアの処理を必要とすると、ＦＢＧセンサから物理量の変化に追従する応答性の高い出力を得ることが困難となり、そのため、高速処理が可能なコンピュータが必要とされ、装置自体が大型化するという課題がある。
【００１４】
本発明の目的は、データ高速処理装置を不要として小型化できる光センサ計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光センサ計測装置は、光源から出射される波長可変光が入射するとともに被測定物に設置される複数の直列接続された光ファイバーグレーティングセンサを有し、これらの光ファイバーグレーティングセンサからの反射光の波長を計測する光センサ計測装置であって、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路と、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサの各々からの反射光スペクトルの中心を求めるための最適な閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイと、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
以上の構成の発明では、光源から出射される波長可変光が複数の光ファイバーグレーティングセンサに入射すると、これらの光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ反射光が反射され、これらの反射光のスペクトルが演算回路に入力する。この演算回路では、反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて、光ファイバーグレーティングセンサから得られる反射光スペクトルの中心を計算する。
従って、本発明では、各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心を計算するために、予め閾値保存用レジスタアレイで記憶された複数の最適な閾値から１つを選択するので、反射光スペクトルの中心の計算を大容量のメモリなしに容易に行うことができる。そのため、従来必要であった大容量のメモリが不要とされるので、高速処理が可能なコンピュータも必要とされ、装置の小型化を図ることができる。
【００１７】
ここで、本発明では、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと前記閾値保存用レジスタアレイで保存されている最適な閾値とを比較して前記演算回路に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路を備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、比較回路は閾値保存用レジスタアレイに予め保存されている複数の閾値から各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心波長を演算するために選択された閾値を反射光スペクトルと比較し、演算回路に演算区間を知らせる制御信号を出力する。
そのため、本発明では、効率的に前述の効果を奏することができる。
そして、前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値に応じて前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を選択するセレクタと、を備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、カウンタで数えられた数に応じて閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値をセレクタで選択するので、各光ファイバーグレーティングセンサから反射される反射光スペクトルの中心波長を求めるに最適な閾値を自動的に選択することができる。
そのため、大容量のメモリが不要とされるので、装置自体のより小型化をより達成することができる。
【００１８】
前記閾値保存用レジスタアレイで保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイを備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、閾値切替用レジスタアレイによって、閾値を切り替える条件を予め保存するので、閾値をカウンタで数えられる順番に単純に記憶する場合に比べて閾値保存用レジスタアレイの記憶容量を少なくすることができる。
そのため、装置自体のより小型化を達成することができる。
【００１９】
前記複数の光ファイバーグレーティングセンサに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が前記入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタと、このカウンタで数えられた値と前記閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器と、この条件比較器によって条件に一致する閾値を前記閾値保存用レジスタアレイから選択するセレクタとを備えた構成が好ましい。
この構成の発明では、カウンタで数えられた値に応じて条件比較器で、閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を、切り替える条件を設定し、その条件が一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイから選択する。
そのため、閾値保存用レジスタアレイをより効率的に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一の構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
［第１実施形態］
図１には本発明の第１実施形態が示されている。
図１において、第１実施形態の光センサ計測装置は、光源としての波長可変レーザ１０と、この波長可変レーザ１０から照射された光が通過する光ファイバＦと、光ファイバＦに設けられたサーキュレータ２０と、光ファイバＦの他端部側に設けられたＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎと、これらのＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎで反射された所定の波長を計測するための計測装置本体４０とを備えている。
【００２１】
波長可変レーザ１０は、所定の波長領域に渡って光ファイバＦの内部にレーザ光を所定の周期をもって照射する波長走査部を兼ねるものである。
サーキュレータ２０は光ファイバＦに接続されており、波長可変レーザ１０から照射された光をＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに送るとともにＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎで反射された所定の波長の反射光を、光電変換回路４５に送る。
ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎは光ファイバーグレーティングセンサであり、図示しない被測定物に設置されており、これらは直列に接続されている。なお、本実施形態では、ｎ＝３として３個のＦＢＧセンサを図示しているが、このＦＢＧセンサは複数個であれば、２個でも、４個以上でもよい。
【００２２】
計測装置本体４０は、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ反射された反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて反射光スペクトルの中心を加重平均計算から求める演算回路４１と、この演算回路４１にピーク番号（スペクトラム番号）を数えるカウンタ４２と、反射光スペクトルの中心を求めるために必要な複数の最適な閾値を保存する閾値保存用レジスタアレイ４３と、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎから反射される反射光スペクトルのデータと閾値保存用レジスタアレイ４３で保存されている最適な閾値とを比較して演算回路４１に各反射光スペクトルの中心を求める演算区間を示す制御信号を出力する比較回路４４とを備えている。
【００２３】
演算回路４１は、式１で示された加重平均計算を行うプログラムの論理回路が合成記憶されており、式１を演算する区間を示す制御信号が後述する通り比較回路４４から入力される。そして、演算回路４１は必要なＡＤコンバータ４６の出力（サンプルデータ）が比較回路４４の出力によって取り込まれるに同期して動作する。演算回路４１の演算結果はメモリ４１Ａに出力され、このメモリ４１Ａで記憶された演算結果は図示しない表示装置で表示される。
サーキュレータ２０と演算回路４１との間には光電変換回路４５と、ＡＤコンバータ４６とが接続されている。光電変換回路４５は、サーキュレータ２０から送られた反射光の信号をアナログの電気信号に変換するものであり、このアナログの電気信号がＡＤコンバータ４６によりデジタル信号に変換される。
【００２４】
ＡＤコンバータ４６と演算回路４１とはクロック４７から出力されるクロック信号を受信するものであり、このクロック４７は、カウンタ回路４９を介して演算回路４１にも信号を送る。クロック４７は、ＡＤコンバータ４６及び演算回路４１を駆動するクロックであり、論理回路が同期して動作するための基準となる。
ＡＤコンバータ４６は１２bitであり、クロック４７から出力されるクロック信号に同期して演算回路４１と比較回路４４とに反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）を出力する。
カウンタ回路４９は、クロック４７から出力されるクロック信号と同期してクロック数ｎを数え、この数に応じた時間Ｔ（ｎ）を演算回路４１に出力する。
【００２５】
比較回路４４と閾値保存用レジスタアレイ４３との間にはセレクタ５０が接続されており、このセレクタ５０は閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された複数の最適な閾値を条件比較器５１からの信号を受けて選択する。条件比較器５１は閾値切替用レジスタアレイ５２とカウンタ４２とからの信号を受けてセレクタ５０に信号を送る。
閾値切替用レジスタアレイ５２は閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を切り替える条件を予め保存するものであり、本実施形態では、ピーク番号が保存されている。
カウンタ４２は、ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、ピーク番号（スペクトラム番号）を数える。セレクタ５０は、カウンタ４２で数えられたピーク番号に対応した閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択する。条件比較器５１は、カウンタ４２で数えられた数と閾値保存用レジスタアレイ４３に予め保存された閾値を切り替える条件とを比較する。
【００２６】
本実施形態の動作原理を説明する。
図２は、ＡＤコンバータ４６で出力された反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）、比較回路４４の出力、カウンタ４２で数えられるピーク番号、及び閾値保存用レジスタアレイ４３で記憶されている閾値からセレクタ５０によって比較回路４４に入力される閾値のタイムチャートである。
図２において、ＡＤコンバータ４６で変換された後の光電変換回路４５の出力値は０〜４０９５である。ピーク番号１のスペクトラムは閾値５００、ピーク番号２のスペクトラムは閾値１２００、ピーク番号３及びピーク番号４のスペクトラムは閾値４００、ピーク番号５のスペクトラムは閾値２０００、ピーク番号６のスペクトラム（図示省略）は閾値３００が適切であるとすると、閾値保存用レジスタアレイ４３には表１で示される値を予め与え、閾値切替用レジスタアレイ５２には表２で示される値を与える。これらの値は、直列接続された全てのＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎのスペクトル波形から予め求められる。
【００２７】
【表１】
2010151601.tif 000005
【００２８】
【表２】
2010151601.tif 000006
【００２９】
表２において、閾値切替用レジスタアレイ５２で記録される配列要素０のピーク番号は１であり、ピーク番号が１未満の場合には、表１に示す閾値保存用レジスタの配列要素０を参照することになる。
時間０からＴ１に達するまでカウンタ４２の値は０であるから、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素０を選択させ、閾値５００を比較回路４４に入力する。時間Ｔ１に達すると、Ｐ（Ｔ１）＞５００となり、比較回路４４は「Ｈ」を出力し、演算回路４１はＴ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和演算を開始する。
次に、時間Ｔ２に達すると、Ｐ（Ｔ２）＜５００となり、比較回路４４は「Ｌ」を出力する。演算回路４１は、前述のＴ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和演算を終了し、Ｔ（ｎ）とＰ（ｎ）との積和をＰ（ｎ）との積和で除算する。つまり、ピーク番号１のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterを式１に基づいて演算する。演算結果はメモリ４１Ａに保存する。また、時間がＴ２となった際に、カウンタ４２は増加され、ピーク番号は１となる。
【００３０】
ピーク番号が１に増加されると、閾値切替用レジスタアレイ５２も配列要素が０の条件（ピーク番号が１未満）を満たさなくなるため、条件比較器５１は閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素１である閾値１２００をセレクタ５０に選択させる。つまり、時間Ｔ２を境に、閾値は１２００となる。
時間Ｔ３に達すると、時間Ｔ１と同様にピーク番号２の加重平均計算が演算回路４１で開始され、時間Ｔ４に達すると、ピーク番号２のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterがメモリ４１Ａに保存されるとともに、ピーク番号が２に増加される。そして、閾値切替用レジスタアレイ５２の配列要素１の条件（ピーク番号が２未満）を満たさなくなるため、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の保存された配列要素２の閾値４００を選択させる。
【００３１】
同様に、時間Ｔ６に達すると、ピーク番号が３に増加され、ピーク番号３のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterが演算回路４１で演算された後にメモリ４１Ａに保存されるが、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の配列要素２の閾値４００を引き続き選択させる。これは、閾値切替用レジスタアレイ５２の配列要素２の条件を満たしているからである。
時間Ｔ９に達すると、ピーク番号５の加重平均計算が演算回路４１で開始され、時間Ｔ１０に達すると、ピーク番号５のスペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterがメモリ４１Ａに保存される。そして、条件比較器５１はセレクタ５０に閾値保存用レジスタアレイ４３の保存された配列要素４の閾値３００を選択させる。
以上の演算を繰り返すことで、各スペクトラム波形の中心の時間Ｔcenterが演算されてメモリ４１Ａに記憶される。メモリ４１Ａで記憶された演算結果は図示しない表示装置等によって表示される。
【００３２】
従って、第１実施形態は次の作用効果を奏することができる。
（１）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルが閾値以上となるデータに基づいて各反射光スペクトルの中心を求める演算回路４１と、それらの閾値をそれぞれ保存する閾値保存用レジスタアレイ４３と、複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎからそれぞれ得られる反射光スペクトルのデータと閾値保存用レジスタアレイ４３で保存されている最適な閾値とを比較して演算回路４１に各反射光スペクトルに応じた最適な演算区間を出力する閾値を出力する比較回路４４とを備えた。そのため、各ＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎから反射される反射光スペクトルの中心を演算回路４１で計算するために必要な閾値を、予め閾値保存用レジスタアレイ４３で記憶された複数の最適な閾値から１つ選択することで、反射光スペクトルの中心の計算を大容量のメモリなしに容易に行うことができるから、従来必要であった大容量のメモリが不要とされる。
【００３３】
（２）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタ４２と、このカウンタ４２で数えられたピーク番号に応じて閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を選択するセレクタ５０とを備えた。そのため、大容量のメモリが不要とされるので、装置自体のより小型化をより達成することができる。
【００３４】
（３）閾値保存用レジスタアレイ４３で保存された閾値を切り替える条件を予め保存する閾値切替用レジスタアレイ５２によって、閾値を切り替える条件を予め保存した。そのため、閾値をカウンタ４２で数えられる順番に単純に記憶する場合に比べて閾値保存用レジスタアレイ４３の記憶容量を少なくすることができるから、装置自体のより小型化を達成することができる。
【００３５】
（４）複数のＦＢＧセンサ３１，３２，３ｎに波長可変光を入射して異なる波長の反射光が入射光と同期して得られる度に、その数を数えるカウンタ４２と、このカウンタ４２で数えられた値と閾値保存用レジスタアレイに予め保存された閾値を切り替える条件を比較する条件比較器５１と、この条件比較器５１によって条件に一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択するセレクタ５０とを備えた。そのため、カウンタ４２で数えられたピーク番号に対応して条件比較器５１で閾値保存用レジスタアレイ４３に予め保存された閾値を切り替える条件を設定し、その条件が一致する閾値を閾値保存用レジスタアレイ４３から選択するから、閾値保存用レジスタアレイ４３をより効率的に利用することができる。
【００３６】
次に、本発明の第２実施形態について図３に基づいて説明する。
［第２実施形態］
図３には本発明の第２実施形態が示されている。第２実施形態は第１実施形態とは条件比較器５１及び閾値切替用レジスタアレイ５２を省略した構成が相違するものであるが、他の構成は第１実施形態と同じである。
図３において、第２実施形態の光センサ計測装置では、閾値保存用レジスタアレイ４３に表３に示される通り、各ピーク番号に応じた閾値を全て記憶させておくものである。カウンタ４２からピーク番号が増加される毎にセレクタ５０は閾値保存用レジスタアレイ４３の参照先の配列要素も切り替えている。
【００３７】
【表３】
2010151601.tif 000007
【００３８】
従って、第２実施形態では第１実施形態の（１）（２）と同様の作用効果を奏することができる。
【００３９】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、光源として波長可変レーザ１０を用いたが、本発明では、波長可変レーザ１０に代えて、波長可変フィルタを取り付けた広帯域光源を使用してもよい。
本発明では、前記各実施形態で用いられているサーキュレータ２０をビームスプリッタ（カプラ）に置き換えてもよい。サーキュレータ２０はビームスプリッタに比べて光量が増えるので、ＳＮ比の大きな光学系を構築することができる。これに対して、ビームスプリッタはサーキュレータに比べて価格が安いので、装置のコストを低くすることができる。本発明では、装置によってサーキュレータとビームスプリッタとを使い分ける。
本発明では、ＦＢＧセンサの数はｎ個であるが、ｎは２であってもよく、４以上の整数であってもよい。
また、本発明では比較回路４４を必ずしも設けることを要しない。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、ひずみ、温度、加速度、変位、傾斜、圧力、音波等の物理量の測定に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の概略構成図。
【図２】ＡＤコンバータで出力された反射光のデジタル信号Ｐ（ｎ）、比較回路の出力信号、カウンタで数えられるピーク番号、及び閾値保存用レジスタアレイで記憶されている閾値からセレクタによって比較回路に入力される閾値のタイムチャート。
【図３】本発明の第２実施形態の概略構成図。
【図４】従来例の概略構成図。
【図５】クロックの出力信号、波長可変レーザの出力信号及び光電変換回路によって変換された信号のタイムチャート。
【図６】反射光に対するスペクトル波形を示すグラフ。
【図７】スペクトル波形の中心を演算で求める場合を説明するためのスペクトル波形のグラフ。
【図８】複数のＦＢＧセンサのスペクトル波形を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１０…波長可変レーザ（光源）、２０…サーキュレータ、３１，３２，３ｎ…ＦＢＧセンサ（光ファイバーグレーティングセンサ）、４０…計測装置本体、４１…演算回路、４２…カウンタ、４３…閾値保存用レジスタアレイ、４４…比較回路、４５…光電変換回路、４６…ＡＤコンバータ、５０…セレクタ、５１…条件比較器、５２…閾値切替用レジスタアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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