(57)【要約】【課題】変位計測機構の感度を合理的に向上させる。【解決手段】光サーキュレータ３２と受光素子３３とはエタロン部３１からの反射光を受光素子３３に入射させるように光接続されている。エタロン部３１は前記光源からの光を透過させるハーフミラー体３１ａと、変位検出要素１に設けられてハーフミラー体３１ａを透過した光を前記反射光として反射するミラー体３１ｂとから構成されており、振動などの外力の作用によりハーフミラー体３１ａとミラー体３１ｂとの間の距離ｘが変化したときに反射光の強度を変化させる。受光素子３３は前記反射光の強度が変化したときに、その変化量に比例した電気的出力を生じるようになっている。変位検出要素制御回路５は前記電気的出力が生じたときに変位検出要素１に対し復動力を作用させて変位検出要素１を常時定位置に位置づけさせる。【選択図】図２
2014174037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長の光を出力する光源と、
エタロン部と、
光サーキュレータと、
受光素子と、
変位検出要素と、
変位検出要素制御回路と、
変位検出要素を浮動的に保持するベースとを備えており、
光源とエタロン部とは光サーキュレータを介して光接続されると共に、光サーキュレータと受光素子とはエタロン部からの反射光を受光素子に入射させるように光接続されており、
前記エタロン部は前記ベース側に設けられて前記光源からの光を透過させるハーフミラー体と、前記変位検出要素に設けられてハーフミラー体を透過した光を前記反射光として反射するミラー体とから構成されており、振動などの外力の作用によりハーフミラー体とミラー体との間の距離が変化したときに前記反射光の強度を変化させるようになっており、
前記受光素子は前記反射光の強度が変化したときに、その変化量に比例した電気的出力を生じるようになっていると共に、
前記変位検出要素制御回路は前記電気的出力が生じたときに変位検出要素に対し復動力を作用させて変位検出要素を常時定位置に位置づけさせるようになっていることを特徴とする変位計測機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震計などとして利用される変位計測機構の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーボ型の地震計として、図４に示される構造のものが用いられている。図中、符号１００は振子、符号１０１は容量検出方式の変位検出部、符号１０２は増幅部、符号１０３は振子制御回路、符号１０４は出力部を示している。
【０００３】
変位検出部１０１は、振動が作用されるとそれを電圧変化に変換して出力するようになっている。この出力は、増幅部１０２において増幅され、出力部１０４を通じて公知の記録装置への入力信号となる。
【０００４】
振子制御回路１０３は、前記振動の作用により振子１００が変位しようとしたとき、つまり、前記変位検出部１０１から前記出力があったとき、この振子１００にこれを振動作用前の位置に復動させる電磁力を作用させるようになっている。
【０００５】
しかるに、前記容量検出方式では、極微小の振動の検出は困難であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この発明が解決しようとする主たる問題点は、この種の変位計測機構の感度を合理的に向上させる点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、この発明にあっては、変位計測機構を、
特定波長の光を出力する光源と、
エタロン部と、
光サーキュレータと、
受光素子と、
変位検出要素と、
変位検出要素制御回路と、
変位検出要素を浮動的に保持するベースとを備えており、
光源とエタロン部とは光サーキュレータを介して光接続されると共に、光サーキュレータと受光素子とはエタロン部からの反射光を受光素子に入射させるように光接続されており、
前記エタロン部は前記ベース側に設けられて前記光源からの光を透過させるハーフミラー体と、前記変位検出要素に設けられてハーフミラー体を透過した光を前記反射光として反射するミラー体とから構成されており、振動などの外力の作用によりハーフミラー体とミラー体との間の距離が変化したときに前記反射光の強度を変化させるようになっており、
前記受光素子は前記反射光の強度が変化したときに、その変化量に比例した電気的出力を生じるようになっていると共に、
前記変位検出要素制御回路は前記電気的出力が生じたときに変位検出要素に対し復動力を作用させて変位検出要素を常時定位置に位置づけさせるようになっているものとした。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、この種の変位計測機構の感度を合理的に向上させることができ、例えば、振動については、容量検出方式では得られなかった極微小の振動を確実且つ安定的に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はこの発明の実施の形態にかかる変位計測機構のブロック図である。
【図２】図２は前記変位計測機構の要部構成図である。
【図３】図３は前記変位計測機構を構成するエタロン部からの反射光の周波数スペクトルを示したグラフである。
【図４】図４は従来の地震計の要部構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図１〜図３に基づいて、この発明の典型的な実施の形態について、説明する。この実施の形態にかかる変位計測機構は、地震計などとして利用されるものである。
【００１１】
かかる変位計測機構は、変位検出要素１と、この変位検出要素１をバネなどによって定位置からの移動可能に浮動的に保持するベース２とを備えている。振動などの外力が作用されると、変位検出要素１は移動又は相対的に移動される。すなわち、かかる変位検出要素１は、容量検出方式の地震計の振子に相当するものである。
【００１２】
図１はかかる変位計測機構のブロック図である。変位検出要素１の移動又は相対的な移動は、変位検出部３で電気的出力に変換され、この電気的出力は増幅部４で増幅され、出力部６を通じて公知の記録装置への入力信号となる。また、変位検出要素制御回路５は、前記変位検出部３から前記電気的出力があったとき、変位検出要素１に対しこれを前記外力作用前の位置に復動させる復動力を前記電気的出力の大きさに相応して作用させる。
【００１３】
図２はかかる変位計測機構の構成図である。前記変位検出部３は、特定波長の光を出力する光源３０と、エタロン部３１と、光サーキュレータ３２と、受光素子３３とを含んでなる。かかる光源３０としては公知のレーザー光源を用いることが好適である。増幅部４は公知の増幅要素よりなる。
【００１４】
変位計測機構を構成する各要素のうち、変位検出要素１以外の各要素は、前記ベース２の一部となるようになっている。
【００１５】
前記光源３０とエタロン部３１とは光サーキュレータ３２を介して光接続されると共に、光サーキュレータ３２と受光素子３３とはエタロン部３１からの反射光を受光素子３３に入射させるように光接続されている。すなわち、前記光サーキュレータ３２によって、前記光源３０からの光はそのすべてがエタロン部３１に入射されるが、エタロン部３１からの反射光はそのすべてが受光素子３３に入射されるようになっている。
【００１６】
前記エタロン部３１は、前記ベース２側に設けられて前記光源３０からの光を透過させるハーフミラー体３１ａと、前記変位検出要素１に設けられてハーフミラー体３１ａを透過した光を前記反射光として反射するミラー体３１ｂとから構成されている。そして、振動などの外力の作用によりハーフミラー体３１ａとミラー体３１ｂとの間の距離ｘが変化したときに前記反射光の強度を変化させるようになっている。ハーフミラー体３１ａは前記光源３０からの光をエタロン部３１に導く光ファイバー３４の端末を保持するスタブ３５の端面にこの端末を覆うように形成されている。ミラー体３１ｂは、ハーフミラー体３１ａとの間に距離ｘを開けて、かつ、ハーフミラー体３１ａと平行をなすようにして、変位検出要素１における前記光ファイバー３４の端末に向き合う面に形成されている。
【００１７】
前記光源３０からの光の一部はハーフミラー体３１ａによって反射され、ハーフミラー体３１ａを通過した光はミラー体３１ｂによって反射される。ハーフミラー体３１ａとミラー体３１ｂとの間には距離ｘがあるため、ハーフミラー体３１ａによって反射される光とミラー体３１ｂによって反射される光とは干渉する。これによって、前記エタロン部３１は、このエタロン部３１から反射光の強度を各波長毎に異ならせるようになっている。エタロン部３１からの反射光の周波数スペクトルＳ１を図３に示す。図中横軸は波長であり、縦軸は光の強度である。
【００１８】
ここで、前記変位検出要素１の移動又は相対的な移動がない場合、つまり、前記外力の作用がない場合、ハーフミラー体３１ａとミラー体３１ｂとの間の距離ｘには変化がなく、エタロン部３１からの前記特定波長の光に起因した反射光の強度は一定である。図３に前記特定波長のスペクトルを符号Ｓ２で示す。前記周波数スペクトルＳ１と特定波長のスペクトルＳ２との交点Ｐが前記外力の作用がない場合のエタロン部３１からの前記特定波長の光に起因した反射光の強度となる。（波長によっては反射光の強度は零となる場合もある。）一方、前記外力が作用された場合、変位検出要素１の移動又は相対的な移動が生じ、ハーフミラー体３１ａとミラー体３１ｂとの間の距離ｘが変化する。この距離が変化すると前記周波数スペクトルＳ１は波長軸方向（図３の横軸方向）にシフトする。これにより、前記エタロン部３１からの前記特定波長の光に起因した反射光の強度は、前記距離ｘの変化量に相応して増減する。
【００１９】
前記受光素子３３は前記反射光の強度が変化したときに、その変化量に比例した電気的出力を生じるようになっている。それと共に、前記変位検出要素制御回路５は、前記電気的出力が生じたときに変位検出要素１に対し復動力を作用させてこの変位検出要素１を常時前記定位置に位置づけさせるようになっている。かかる変位検出要素制御回路５は、公知のサーボ機構から構成する。典型的には、かかる変位検出要素制御回路５によって変位検出要素１に対し電磁力によって復動力を作用させる。これにより、前記受光素子３３の電気的出力の変化から、例えば、振動については、容量検出方式では得られなかった極微小の振動を確実且つ安定的に検出することが可能とされる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
この発明にかかる変位検出機構は、地震計の他、圧力計、傾斜計、重力計などに応用可能である。
【符号の説明】
【００２１】
１  変位検出要素
３１  エタロン部
３１ａ  ハーフミラー体
３１ｂ  ミラー体
３２  光サーキュレータ
３３  受光素子
５  変位検出要素制御回路
ｘ  距離
【図１】
2014174037.tif 000003
【図２】
2014174037.tif 000004
【図３】
2014174037.tif 000005
【図４】
2014174037.tif 000006