(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行な２本の光ファイバの途中にそれぞれ複数の光分岐器を設け、物理量変化により光損失等が変化する光式物理量センサを両光ファイバの相対応する光分岐器間に接続し、一方の光ファイバの一端に光パルスを発する光源を接続し、他方の光ファイバの一端に光受光器を接続した光ファイバ式多点型物理量検出装置において、上記光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値を設定し、両光ファイバの二か所の光分岐器間に光減衰器を接続すると共にその一方の光減衰器が光源からの光パルスを上記しきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰して透過するローレベルリファレンスとし、他方の光減衰器がしきい値よりも高いレベルの光パルスに減衰して透過させるハイレベルリファレンスとしたことを特徴とする光ファイバ式多点型物理量検出装置。
【請求項２】
光ファイバの途中に複数の光分岐器を設け、各光分岐器の分岐側に物理量変化により光損失等が変化する光式物理量センサの一端を接続し、各光式物理量センサの他端及び光ファイバの一端に反射器をそれぞれ接続し、光ファイバの他端に光分岐器を介して光パルスを発する光源と受光器とを接続した光ファイバ式多点型物理量検出装置において、上記光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値を設定し、上記光ファイバの途中に設けられた光分岐器のうち少なくとも一か所は光式物理量センサを接続せずに単に反射させる部分とし、上記光ファイバの途中に設けられた二か所の光分岐器とそれらの反射器間に光減衰器を接続すると共にその一方の光減衰器が光源からの光パルスを上記しきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰するローレベルリファレンスとし、他方の光減衰器がしきい値よりも高いレベルの光パルスに減衰するハイレベルリファレンスとしたことを特徴とする光ファイバ式多点型物理量検出装置。
【請求項３】
上記光源から光パルスを発する代わりにパルス列長２・Ｌ・ｎ／Ｃ（但し、Ｌは光源と光源から最も遠い光分岐器までの距離、Ｃは真空中の光速、ｎは屈折率）以上を有する疑似ランダムパルス列を送出する請求項１又は２に記載の光ファイバ式多点型物理量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ファイバ式多点型物理量検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバを用いて、温度、湿度、液体漏洩等の物理量やその分布を一括測定する装置として光ファイバ式多点型物理量検出装置がある。
【０００３】
図９は従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置のブロック図である。
【０００４】
同図に示す装置は、平行な２本の光ファイバ１ａ，１ｂの対応した各位置に光分岐器３１ａ〜３１ｎ，３２ａ〜３２ｎをそれぞれ設け、各光分岐器３１ａ〜３１ｎ，３２ａ〜３２ｎ間に光式物理量センサ２ａ〜２ｎを接続し、光ファイバ１ａの一端に光パルス発生器を接続し、光ファイバ１ｂの一端に受光器を接続し、受光器に信号処理装置を接続し、光パルス発生器４及び受光器５に最も近い光分岐器３１０，３２０間と最も遠い光分岐器３１ｎ，３２ｎ間をそれぞれ光ファイバ６ａ，６ｂで接続したものである。
【０００５】
このような光ファイバ系統を有する装置において、光パルス発生器４から一方の光ファイバ１ａに送り出された光パルスは、光分岐器３１ａ〜３１ｎでそれぞれ分岐され、各光式物理量センサ２ａ〜２ｎ或いは光ファイバ６ａ，６ｂを通り、光分岐器３２ａ〜３２ｎで合成されて再び他方の光ファイバ１ｂを通って受光器５に戻り、信号処理装置９で信号処理される。
【０００６】
各光式物理量センサ２ａ〜２ｎは、その設けられた位置における物理量の変化に応じて透過率が変化するものであり、特に動作がＯＮ／ＯＦＦの２値的であるため、透過率が約０％或いは約１００％のいずれかの状態となる。
【０００７】
図１１に示すように、受光器５では各光式物理量センサ２ａ〜２ｎの計測部８からの距離に対応した遅延時間ごとに光パルス１６ａ，１２ａ〜１２ｎ，１６ｂが検出され、センサ部で光パルスが時系列パルス列として得られる。これら各光パルス１２ａ〜１２ｎの大きさから、各センサ出力（物理量）を求めることができる。尚、図１１は図９に示した従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置によって測定された受信パルス列波形であり、横軸が時間を示し、縦軸が受光器出力を示している。
【０００８】
また、同装置は、二つの健全性の自己診断機能を有している。一つは、光ファイバ６ａを通った光パルス１６ａの存在を確認することにより光パルス発生器４が正常に発光しているか否かを確認することができる点である。すなわち、光パルス１２ａ，１２ｂ，…が確認されなくなったときに、光パルス発生器４に異常が発生したためか否かが光パルス１６ａの存在から判断することができる。二つは、光ファイバ６ｂを通った光パルス１６ｂの存在を確認することによって光ファイバ１ａ，１ｂが途中で断線したか否かを確認することができる点である。すなわち、光パルス１２ａ，１２ｂ，…が確認されなくなったときに、光ファイバ１ａ，１ｂが断線したためか否かが光パルス１６ｂの存在の有無から判断することができる。
【０００９】
このような光ファイバ式多点型物理量検出装置は、光源の故障や光ファイバ断線等の装置の故障によってセンサ出力を誤って判断してしまう不具合を防止できるという利点がある。
【００１０】
図１０は反射型時分割多重方式を用いた従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置のブロック図である（Ｎｅｌｓｏｎ，Ａ．Ｒ．，Ｍｃｈｏｎ，Ｄ．Ｈ．ａｎｄ  Ｇｒａｖｅｌ，Ｒ．Ｌ：”Ｐａｓｓｉｖｅ
Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｆｉｂｒｅ−Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｅｎｓｏｒｓ”，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ，Ｖｏｌ  １９，Ｎｏ１７，ｐｐ２９１７−２９２０）。尚、図９に示した従来例と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００１１】
同図に示す装置は、１本の光ファイバ１の途中に光分岐器３１ａ〜３１ｎを設け、各光分岐器３１ａ〜３１ｎの分岐側に光式物理量センサ１の一端を接続し、各光式物理量センサの他端及び光ファイバ１の一端に反射器４１ａ〜４１ｎをそれぞれ接続し、光ファイバ１の他端に光分岐器３１０を介して光パルスを発する光パルス発生器４と受光器５とを接続し、受光器５に信号処理装置９を接続したものである。
【００１２】
このような光ファイバ系統を有する装置において、光パルス発生器４で発生した光パルスは、光分岐器３１０を経由して光ファイバ１に送り出され、光分岐器３１ａ〜３１ｎでそれぞれ分岐される。その後、各光式物理量センサ２ａ〜２ｎを通り、反射器４１ａ〜４１ｎで反射され、再び各光式物理量センサ２ａ〜２ｎを通り、各光分岐器３１ａ〜３１ｎを経由して光ファイバ１に送り戻される。光分岐器３１０を経由して受光器５に至り、信号処理装置９で信号処理される。
【００１３】
同図に示す装置は図９に示す装置と同様に受光器５では各光式物理量センサ２ａ〜２ｎの計測部８からの距離に対応した遅延時間ごとに光パルス１２ａ〜１２ｎが検出され、センサ部で光パルスが時系列パルス列として得られる。これら各光パルス１２ａ〜１２ｎの大きさから各センサ出力（物理量）を求めることができる（図１１参照）。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９、図１０に示した装置には、以下のような問題があった。
【００１５】
（１）  光源の出力低下等により受光レベルが低下したとき、光式物理量センサが動作していなくても信号レベルが判定しきい値よりも低くなるため、光式物理量センサが動作したものと誤判定してしまう。
【００１６】
（２）  光源の出力低下等によりＳ／Ｎが低下したとき、光式物理量センサが動作してもノイズが信号に重畳されて判定しきい値よりも高くなるため、光式物理量センサが動作していないと誤判定してしまう。
【００１７】
（３）  光ファイバの断線により受光レベルが低下したとき、光式物理量センサが動作していなくても信号レベルが判定しきい値よりも低くなるため、光式物理量センサが動作したと誤判定してしまう。
【００１８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、光源の出力が低下したり、光ファイバが断線しても誤判定のない光ファイバ式多点型物理量検出装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、平行な２本の光ファイバの途中にそれぞれ複数の光分岐器を設け、物理量変化により光損失等が変化する光式物理量センサを両光ファイバの相対応する光分岐器間に接続し、一方の光ファイバの一端に光パルスを発する光源を接続し、他方の光ファイバの一端に光受光器を接続した光ファイバ式多点型物理量検出装置において、上記光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値を設定し、両光ファイバの二か所の光分岐器間に光減衰器を接続すると共にその一方の光減衰器が光源からの光パルスを上記しきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰して透過するローレベルリファレンスとし、他方の光減衰器がしきい値よりも高いレベルの光パルスに減衰して透過させるハイレベルリファレンスとしたものである。
【００２０】
本発明は、光ファイバの途中に複数の光分岐器を設け、各光分岐器の分岐側に物理量変化により光損失等が変化する光式物理量センサの一端を接続し、各光式物理量センサの他端及び光ファイバの一端に反射器をそれぞれ接続し、光ファイバの他端に光分岐器を介して光パルスを発する光源と受光器とを接続した光ファイバ式多点型物理量検出装置において、上記光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値を設定し、上記光ファイバの途中に設けられた光分岐器のうち少なくとも一か所は光式物理量センサを接続せずに単に反射させる部分とし、上記光ファイバの途中に設けられた二か所の光分岐器とそれらの反射器間に光減衰器を接続すると共にその一方の光減衰器が光源からの光パルスを上記しきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰するローレベルリファレンスとし、他方の光減衰器がしきい値よりも高いレベルの光パルスに減衰するハイレベルリファレンスとしたものである。
【００２１】
上記構成に加え本発明は、光源から光パルスを発する代わりにパルス列長２・Ｌ・ｎ／Ｃ（但し、Ｌは光源と光源から最も遠い光分岐器までの距離、Ｃは真空中の光速、ｎは屈折率）以上を有する疑似ランダムパルス列を送出してもよい。
【００２２】
本発明によれば、平行な２本の光ファイバの途中にそれぞれ複数の光分岐器を設け、光式物理量センサを両光ファイバの相対応する光分岐器間に接続し、一方の光ファイバの一端に光パルスを発する光源を接続し、他方の光ファイバの一端に光受光器を接続すると共に、光源から発せられた光パルスが、光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値よりも高い低いレベルの光パルスに減衰して透過させる部分（ハイレベルリファレンス梯子）と、ノイズレベルよりも高くしきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰して透過させる部分（ローレベルリファレンス梯子）を通るように構成する場合には、光源の出力低下によって光源からの光パルスが、ハイレベルリファレンス梯子を透過した際に、しきい値レベルより低い値となるため、光源の出力低下が判るため、動作していない光式物理量センサからの光パルスを本来ハイレベルと判定すべきところを光源の出力低下によってローレベルと誤って判定することがなく、またＳ／Ｎの低下によって、ローレベルリファレンス梯子を通った光パルスにノイズが重畳されてしきい値レベルを越えたときには、ノイズが重畳されたことが判るため、動作した光式物理量センサからの光パルスを本来ローレベルと判定すべきところをＳ／Ｎの低下によってハイレベルと誤って判定したりするのを防止することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、光ファイバの途中に複数の光分岐器を設け、各光分岐器の分岐側に光式物理量センサの一端を接続し、各光式物理量センサの他端及び光ファイバの一端に反射器をそれぞれ接続し、光ファイバの他端に光分岐器を介して光パルスを発する光源と受光器とを接続光源から発せられた光パルスが、単に反射させる部分、光式物理量センサのＯＮ／ＯＦＦ動作を検出するしきい値よりも高いレベルの光パルスに減衰して反射する部分（ハイレベルリファレンス）と、ノイズレベルよりも高くしきい値よりも低いレベルの光パルスに減衰して反射させる部分（ローレベルリファレンス）を通るように構成する場合には、上記と同様に、光源の出力低下をハイレベルリファレンスで判定でき、Ｓ／Ｎの低下をローレベルリファレンスで判定でき、光式物理量センサの動作を謝って判定することがない。
【００２４】
また受光器で得られる光パルス時系列受光信号のうち、光源に最も近い反射器（近端リファレンス）で反射した光パルスのレベルを監視することにより光源が正常発光しているか否かを判定することができる。
【００２５】
光源から最も遠い反射器（遠端リファレンス）で反射した光パルスの信号レベルを監視することにより、光ファイバが断線したか否かを判定することができる。さらにハイレベルリファレンス信号レベルを監視することにより、動作していない光式物理量センサからの光パルスをハイレベルと判定すべきところを光源出力の低下によってローレベルと誤判定するのを防止できる。
【００２６】
このように、近端リファレンス、遠端リファレンス、ハイレベルリファレンス及びローレベルリファレンスを用いることにより、光源の発光停止、光ファイバ断線、光源出力の低下及びＳ／Ｎの低下による装置の判定誤りを防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２８】
図１は本発明の光ファイバ式多点型物理量検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００２９】
光ファイバ１ａの途中には複数の光分岐器３１０，３１１，３１２，３１ａ〜３１ｎがこの順番で設けられ、光ファイバ１ａに平行な光ファイバ１ｂには光分岐器３２０，３２１，３２２，３２ａ〜３２ｎが光分岐器３１０，３１１，３１２，３１ａ〜３１ｎに相対応する位置に設けられている。各光分岐器３１ａ〜３１ｎ，３２ａ〜３２ｎ間には光式物理量センサ２ａ〜２ｎが接続されている。これらの光式物理量センサ２ａ〜２ｎは、温度、湿度、液体漏洩等の程度に応じて透過率約１００％或いは約０％のいずれかを表す信号を出力するセンサである。
【００３０】
一方の光ファイバ１ａの一端（図では左端）には光パルスを発する光源としての光パルス発生器４が接続され、他方の光ファイバ１ｂの一端（図では左端）には受光器５が接続されている。受光器５には信号処理装置９が接続されており、光パルス発生器４、受光器５及び信号処理装置９で計測部８が構成されている。
【００３１】
計測部８に最も近い光分岐器３１０及び光分岐器３２０間と、計測部８から最も遠い光分岐器３１ｎ及び光分岐器３２ｎ間はそのまま光ファイバ６ａ，６ｂで接続されている（それぞれ接続部６ａ，６ｂとする）。光ファイバ６ａと光式物理量センサ２ａとの間の光分岐器３１１，３２１間には光減衰器１０ａが接続され、光分岐器３１２，３２２間には光減衰器１０ｂが接続されている。これら光分岐器３１１，３２１及び光減衰器１０ａでハイレベルリファレンス梯子７ａが構成され、光分岐器３１２，３２２及び光減衰器１０ｂでローレベルリファレンス梯子７ｂが構成されている。
【００３２】
このような光ファイバ系統を有する光ファイバ式多点型物理量検出装置が作動すると、光パルス発生器４から光ファイバ１ａに光パルスが発せられ、光ファイバ１ａの一端（図では左端）に入射される。光パルス発生器４からの光パルスは、光分岐器３１×（×＝０，１，２；ａ，…，ｎ）で分岐され、各光式物理量センサ２ａ〜２ｎ、接続部６ａ或いは接続部６ｂ，７ａ，７ｂを通り、光分岐器３２×（×＝０，１，２；ａ，…，ｎ）で合成されて再び光ファイバ１ｂを通って受光器５に入射され、信号処理装置９で信号処理される。
【００３３】
光パルス発生器４から出射された光パルスは、一方の光ファイバ１ａ内を伝搬する際、光分岐器３１ａ〜３１ｎで分岐され光ファイバ１ａ内をそのまま伝搬する光パルス成分と、他方の光ファイバ１ｂ側に枝分かれして伝搬する光パルス成分とに分けられる。
【００３４】
この光ファイバ１ｂ側に枝分かれして伝搬した光パルスは、光ファイバ１ａと光ファイバ１ｂとの間に設けられた光式物理量センサ２ａ〜２ｎと光分岐器３２ａ〜３２ｎとを経由して光ファイバ１ｂを通って受光器５に導かれる。信号処理装置９で得られる信号は、光パルス発生器４から各光式物理量センサ２ａ〜２ｎを経由して受光器５に至る距離に対応した時間だけ遅延して各光分岐器３１０，３１１，３１２，３１ａ〜３１ｎ，３２０，３２１，３２２，３２ａ〜３２ｎを通ってきた光パルスを重ね合わせた光パルスの時系列信号として得られる。
【００３５】
図２は、図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置によって測定された受信パルス列波形を示す図である。すなわち同図は、光式物理量センサ２ｂが動作して透過率約０％となり、他の光式物理量センサ２ａ，２ｃ〜２ｎが動作せず透過率約１００％となり、光パルス発生器４の出力の低下やＳ／Ｎの低下という装置故障が生じていない状況での受信信号の波形を示したものである。１６ａは光パルス発生器４が発光しているか否かを判定するための接続部６ａを通った光パルス、１６ｂは光ファイバ１ａ及び光ファイバ１ｂが断線しているか否かを判定するための接続部６ｂを通った光パルス、１７ａはハイレベルリファレンス梯子を通った光パルス、１７ｂはローレベルリファレンス梯子を通った光パルスをそれぞれ示している。
【００３６】
１２ａ，１２ｂ，１２ｎはそれぞれ光式物理量センサ２ａ，２ｂ，２ｎを通った光パルスである。同図に示すように小さいノイズ２１があるものの、光源出力と各光パルスのＳ／Ｎは十分に大きく、しきい値レベル２２を基準として、各光パルス１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎのレベルがハイレベルかローレベルかを確実に判定することができる。
【００３７】
もし、光源出力の低下という装置の故障があった場合には図３に示すように、時系列の光パルス１２ａ，１２ｂ，…，１２ｎのレベルが全体的に下がる。例えば光式物理量センサ２ａは動作せず光パルス１２ａはハイレベルであるのに、しきい値レベル２２よりも下のローレベルであると誤って判定してしまうおそれがある。しかし、光式物理量センサ２ａの出力をローレベルであると誤って判定してしまう前に、光パルス１２ａよりもわずかにレベルの低いハイレベルリファレンス梯子７ａからの光パルスのレベル１７ａがハイレベルからローレベルに変るので（４１）、判定誤りが起こる前に光源の出力低下を検出することができる。尚、図３は図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置の光源の出力が低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【００３８】
また、もし、Ｓ／Ｎの低下という装置の故障が生じた場合には、図４に示すようにノイズ２１が大きくなり、光パルス１２ｂに大きなノイズ２１が重畳する。その結果、光式物理量センサ２ｂは動作して光パルス１２ｂはローレベルであるのに、しきい値レベル２２よりも高いハイレベルであると誤判定してしまうおそれがある。しかし、光式物理量センサの出力をハイレベルであると誤判定する前に、光パルス１２ｂよりもわずかにレベルの高いローレベルリファレンス梯子からの光パルスのレベル１７ｂにノイズ２１が重畳してローレベルからハイレベルに変るので（４２）、誤判定が起こる前にＳ／Ｎの低下を検出できる。尚、図４は図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置のＳ／Ｎが低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【００３９】
このようにして、光源の出力低下及びＳ／Ｎの低下という装置故障によりセンサの出力を誤判定する前に、装置の故障を検知できるので高い信頼性を得ることができる。
【００４０】
尚、本実施の形態では、光パルス発生器４が正常に発光しているか否かを判定するための接続部６ａと、光パルス発生器４の出力低下を検知するためのハイレベルリファレンス梯子７ａを別々に設けたが、接続部６ａの役割をハイレベルリファレンス梯子７ａに兼ねさせてもよい。また、ハイレベルリファレンス梯子７ａとローレベルリファレンス梯子７ｂとは、２本の光ファイバ１ａ，１ｂの間の任意の場所に挿入してもよい。
【００４１】
さらにハイレベルリファレンス梯子からの信号を他の梯子から戻ってくる光パルスよりも小さくしたり、ローレベルリファレンス梯子をノイズレベルよりも大きなレベルとするために、ハイレベルリファレンス梯子やローレベルリファレンス梯子に光減衰器を挿入する代わりに光分岐器３１１，３２１，３２２の分岐比等を調整してもよく、分岐比の調整と光減衰器の減衰率の調整の両方を行ってもよい。
【００４２】
さらにまた、光パルス発生器から発せられるパルス列は、単パルスを発生する方式に限定されず、疑似ランダム符号パルス列を発生する方式でもよい。ここで、単パルス方式では、光パルス発生器から最も遠方に位置する光分岐器と光パルス発生器までの距離をＬ、真空中の光速をＣ、光ファイバの屈折率をｎとしたときに、光パルス発生器からの単パルスの発生時間間隔を２・Ｌ・ｎ／Ｃ以上離して送出するのが好ましい。また、疑似ランダム方式では、パルス列長が２・Ｌ・ｎ／Ｃ以上の疑似ランダム符号パルス列に規定されるパルス列を送出するのが好ましい。尚、疑似ランダム方式を用いる場合には、信号処理装置に疑似ランダム信号を復調するための機能が追加される。
【００４３】
図５は本発明の光ファイバ式多点型物理量検出装置の他の実施の形態を示すブロック図である。尚、図１に示した装置と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００４４】
図１に示した実施の形態との相違点は、図１に示した装置の光ファイバ系統の形状が梯子型であるのに対し、図２に示した装置の光ファイバ系統の形状が櫛型である点である。
【００４５】
図５に示す光ファイバ式多点型物理量検出装置は、１本の光ファイバ１と、光ファイバ１の途中に設けられた複数の光分岐器３１０，３１１，３１２，３１ａ〜３１ｎと、光ファイバ１の一端（図では左端）に接続された光パルス発生器４と、光分岐器３１０の分岐側に接続された受光器５と、受光器５に接続された信号処理装置９と、一端が光分岐器３１ａ〜３１ｎの分岐側に接続された光式物理量センサ２ａ〜２ｎと、光式物理量センサ２ａ〜２ｎの他端に接続された反射器４１ａ〜４１ｎと、一端が光分岐器３１２，３１３にそれぞれ接続された光減衰器１０ａ，１０ｂと、光減衰器１０ａ，１０ｂの他端にそれぞれ接続された反射器４１２，４１３と、光分岐器３１１の分岐側に接続された光ファイバ（接続部）６ａと、光ファイバ６ａの他端に接続された反射器４１１と、一端が光分岐器３１ｎの透過側に接続された光ファイバ（接続部）６ｂと、光ファイバ６ｂの他端に接続された反射器４１４とで構成されている。また、光パルス発生器４、光分岐器３１０、受光器５及び信号処理装置９で計測部８が構成され、光分岐器３１２，光減衰器１０ａ及び反射器４１２でハイレベルリファレンスが構成され、光分岐器３１３，光減衰器１０ｂ及び反射器４１３でローレベルリファレンスが構成されている。計測部８に最も近い光ファイバ６ａを近端リファレンスとし、計測部８から最も遠い光ファイバ６ｂを遠端リファレンスとする。
【００４６】
このような光ファイバ式多点型物理量検出装置が作動すると、光パルス発生器４で発生した光パルスは、光分岐器３１０を経由して光ファイバ１の一端に入射され、光分岐器３１１〜３１３，３１ａ〜３１ｎで分岐される。分岐された光パルスは、各光式物理量センサ２ａ〜２ｎ、近端リファレンス，遠端リファレンス、ハイレベルリファレンス及びローレベルリファレンスを通り、反射器４１１〜４１４，４１ａ〜４１ｎで反射され、再び各光式物理量センサ２ａ〜２ｎ、近端リファレンス，遠端リファレンス、ハイレベルリファレンス及びローレベルリファレンスを通り、各光分岐器３１ａ〜３１ｎを経由して光ファイバ１に送り戻される。光ファイバ１に送り戻された光パルスは、光分岐器３１０を経由して受光器５に至り、信号処理装置９で信号処理される。信号処理装置９で得られる信号は、光パルス発生器４から各光分岐器３１１，３１２，３１３，３１ａ〜３１ｎ、各光式物理量センサ２ａ〜２ｎ及び反射器４１１〜４１４，４１ａ〜４１ｎを経由して受光器５に至る距離に対応した時間だけ遅延した各光分岐器３１１，３１２，３１３，３１ａ〜３１ｎを通ってきた光パルスを重畳させた光パルスの時系列信号として得られる。
【００４７】
図６は、図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置が健全な状態の時に測定された受信パルス列波形を示す図である。すなわち、光式物理量センサ２ｂが作動して透過率約０％となり、他の光式物理量センサは作動せず透過率約１００％となり、かつ、光パルス発生器４の発光停止、光ファイバ断線、光パルス発生器４の出力低下及びＳ／Ｎの低下という装置故障が生じていない状況での受信信号の波形を示したものである。
【００４８】
１１６ａは光パルス発生器４が発光しているか否かを判定するための接続部６ａを通った光パルス、１１６ｂは光ファイバ１が断線しているか否かを判定するための接続部６ｂを通った光パルス、１１７ａはハイレベルリファレンス７ａを通った光パルス、１１７ｂはローレベルリファレンス７ｂを通った光パルスである。１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｎは、それぞれ光式物理量センサ２ａ，２ｂ，２ｎを通った光パルスである。小さいノイズ１２１があるものの光パルス発生器４の出力と各光パルスのＳ／Ｎは十分に大きく、しきい値レベル１２２を基準として各光パルスレベル１１２ａ，１１２ｂ，…，１１２ｎのレベルがハイレベルかローレベルかを確実に判定することができる。
【００４９】
ここで、もし光パルス発生器４の発光停止という装置故障が生じた場合には、近端リファレンス６ａからの光パルスのレベル１１６ａが消失することにより検出できる。また、光ファイバ断線という装置故障が生じた場合には、遠端リファレンス６ｂからの光パルス１１６ｂが消失することによりこれを検出することができる。
【００５０】
また、もし、光パルス発生器４の出力低下という装置故障が生じた場合には、図７に示すように時系列パルス列１１２ａ，１１２ｂ，…，１１２ｎのレベルが全体的に下がり、例えば光式物理量センサ２ａは作動せず、光パルス１１２ａはハイレベルであるのに、しきい値レベル１２２よりも低いローレベルであると誤判定するおそれがある。しかし、光式物理量センサ２ａの出力をローレベルと誤判定する前に、光パルス１１２ａよりもわずかにレベルの低いハイレベルリファレンス７ａからの光パルスのレベル１１７ａがハイレベルからローレベルに変るので（１４１）、誤判定が起こる前に光パルス発生器４の出力低下を検出できる。尚、図７は図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置の光源の出力が低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【００５１】
また、もしＳ／Ｎの低下という装置の故障が生じた場合には、図８に示すようにノイズ１２１が大きくなり、光パルス１１２ｂに大きなノイズが重畳される。その結果、光式物理量センサ２ｂは動作して光パルス１１２ｂはローレベルであるのに、しきい値レベル１２２よりも高いハイレベルであると誤判定するおそれが生じる。しかし、光式物理量センサの出力をハイレベルと誤判定する前に、光パルス１１２ｂよりもわずかにレベルの高いローレベルリファレンス７ｂからの光パルスのレベル１１７ｂにノイズ１２１が重畳してローレベルからハイレベルに変るので（１４２）、誤判定が起こる前にＳ／Ｎの低下を検出することができる。尚、図８は図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置のＳ／Ｎが低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【００５２】
このようにして、光パルス発生器４の発光停止、光ファイバ断線、光パルス発生器４の出力低下及びＳ／Ｎの低下という装置故障により光式物理量センサの出力を誤って判定する前に装置の故障を検知できる信頼性の高い光ファイバ式多点型物理量検出装置が得られる。
【００５３】
尚、本実施の形態では、光パルス発生器４が正常に発光しているか否かを判定するための接続部６ａと、光パルス発生器４の出力低下を検知するためのハイレベルリファレンス７ａを別々に設けたが、接続部６ａの役割をハイレベルリファレンス７ａに兼ねさせてもよい。また、ハイレベルリファレンス７ａとローレベルリファレンス７ｂとは、光ファイバ１の任意の場所に挿入してもよい。
【００５４】
さらにハイレベルリファレンスからの信号を他の梯子から戻ってくる光パルスよりも小さくしたり、ローレベルリファレンスをノイズレベルよりも大きなレベルとするために、ハイレベルリファレンスやローレベルリファレンスに光減衰器を挿入する代わりに光分岐器３１ａ〜３１ｎの分岐比等を調整してもよく、分岐比の調整と光減衰器の減衰率の調整の両方を行ってもよい。
【００５５】
さらにまた、光パルス発生器から発せられるパルス列は、単パルスを発生する方式に限定されず、疑似ランダム符号パルス列を発生する方式でもよい。ここで、単パルス方式では、光パルス発生器から最も遠方に位置する光分岐器と光パルス発生器までの距離をＬ、真空中の光速をＣ、光ファイバの屈折率をｎとしたときに、光パルス発生器からの単パルスの発生時間間隔を２・Ｌ・ｎ／Ｃ以上離して送出するのが好ましい。また、疑似ランダム方式では、パルス列長が２・Ｌ・ｎ／Ｃ以上の疑似ランダム符号パルス列に規定されるパルス列を送出するのが好ましい。尚、疑似ランダム方式を用いる場合には、信号処理装置に疑似ランダム信号を復調するための機能が追加される。
【００５６】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００５７】
光ファイバ式多点型物理量検出装置において、近端リファレンス、遠端リファレンス、ハイレベルリファレンス及びローレベルリファレンスを用いて光パルスの有無を検出することにより、光源の出力が低下したり、Ｓ／Ｎ比が低下してノイズが信号に重畳されたり、光ファイバが断線しても誤判定のない光ファイバ式多点型物理量検出装置の提供を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光ファイバ式多点型物理量検出装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置が健全な状態の時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図３】図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置の光源の出力が低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図４】図１に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置のＳ／Ｎが低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図５】本発明の光ファイバ式多点型物理量検出装置の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置が健全な状態の時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図７】図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置の光源の出力が低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図８】図５に示した光ファイバ式多点型物理量検出装置のＳ／Ｎが低下した時に測定された受信パルス列波形を示す図である。
【図９】従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置のブロック図である。
【図１０】反射型時分割多重方式を用いた従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置のブロック図である。
【図１１】図９、図１０に示した従来の光ファイバ式多点型物理量検出装置によって測定された受信パルス列波形である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  光ファイバ
２ａ〜２ｎ  光式物理量センサ
３１０〜３１３，３１ａ〜３１ｎ  光分岐器
４  光源（光パルス発生器）
４１１〜４１４，４１ａ〜４１ｎ  反射器
５  受光器
【図１】
0003546653.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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